20世纪最伟大的科学发现莫过于宇宙膨胀理论。
20世纪20年代,埃徳温·哈勃观察了46个星座和星系,发现它们的光谱正在红移,这说明它们正在移开。而且,哈勃还发现,星系移开的速度和它们之间的距离之比是一个常数,也就是说,它们离得愈远,分开的速度也愈快。这个关系,被称为哈勃定律,宇宙膨胀理论就此诞生了。
根据哈勃定律,宇宙膨胀的方式仿佛有点反直觉——宇宙网格本身在不断拉伸,其中物体间的距离被越拉越远,如果一物离另一物越远,其间的拉伸就越多,相互远离就越快。这种情况下,如果宇宙中的物质均匀分布,那么物质的密度会越来越小,我们自然会变胖。但是,宇宙中的物质并不是均匀分布的,其中有质量密集的区域,比如星系和星系团;也有密度稀疏的区域,比如巨大的宇宙空洞,这些空洞几乎没有质量。宇宙之所以会这样,是因为宇宙中物质之间存在多种物理作用。在小尺度上,比如动物大小的层面,电磁力和核力起主要作用;在大尺度上,比如恒星、星系的层面,万有引力起主要作用;在极为宏观的尺度上,星系在远离,星系团在分解,宇宙的膨胀起主要作用。据研究,宇宙的原动力来自神秘的暗能量,到目前为止,科学家对这种神秘的暗能量知之甚少。
所以,在宇宙中,宇宙膨胀和万有引力是彼此最大的竞争对手。即使距离我们只有5000万光年的室女座星系,因为宇宙膨胀,也无法通过万有引力把太旧系吸引过去;而太阳系甚至银河系中的星球,则通过万有引力消解了宇宙膨胀的效果,稳定地捆绑在一起。也只有通过这样的竞争,地球和人类才可以稳定地、长期地存活下来。
(《科学之谜》2019年第33期 杨美兰)