人類如何察覺
遙遠星系發出的光,會朝光譜的紅端偏移,而且星系越遠,偏移越強。當光源正在遠離時,就會出現這種現象。但星系並不是像爆炸碎片那樣彼此飛離:它們之間的距離本身正在增加,光也在途中隨之被拉長。
由此便得到1920年代末發現的規律:退行速度與距離成正比。距離加倍,速度也加倍。任何爆炸都不會呈現這種情況,但均勻拉伸的空間正是如此。
想像烤箱裡放著葡萄乾麵團。麵團膨脹起來,每一粒葡萄乾都會看見其他葡萄乾在遠離自己,而沒有任何一粒位於中心。
爆炸的畫面之所以深植人們腦中,很大程度是因為這個名稱。這個名稱是由一位其實不接受該理論的天文學家取的,而且是帶著嘲諷意味說出的。名稱流傳了下來,也連同一個並不存在於理論本身的形象一起流傳。
某個點發生了爆炸,物質從那裡飛進空無一物的空間。
空間不是包圍著這個事件,而是參與了這個事件。膨脹同時發生在各處,因此沒有中心、沒有邊界,也沒有外部的空無。
什麼在膨脹,什麼沒有
只有在沒有任何東西把物體維繫在一起的地方,距離才會增加。在星系內部,重力強於膨脹,因此太陽系不會被拉長,地球不會膨脹,尺也不會變長。增加的是遙遠星系團之間的間隔,那裡的引力已經很弱。
90年代末,一個令人不安的事實浮現了:膨脹並沒有像原先預期的那樣減速,反而正在加速。人們把原因稱為暗能量,但這個名稱描述的是計算結果,而不是理解。目前沒有人能說出究竟是什麼造成了它。
「為什麼會膨脹」這個問題,比看起來更棘手。重力方程式不允許宇宙保持靜止:它必須膨脹或收縮。觀測顯示,宇宙正在膨脹。但究竟是什麼給了它最初的推力,仍然是個未解問題。
這也帶來一個實際後果。如果加速持續下去,遙遠星系最終會越過我們的可觀測視界,未來觀測者看見的天空,將明顯比我們的天空貧乏。我們正生活在一個適合天文觀測的時代,這不是修辭而已。
在 Miqo App 讀完全文
再讀 1 分鐘就能讀完,文末有測驗。 可在「太空 → 宇宙的起源」中找到
用手機相機掃描這裡,即可開啟 App Store 或 Google Play。
來源
- 距離與退行速度之間的關係:埃德溫・哈伯和維斯托・斯萊弗於1910年代至1920年代的觀測。1998年透過超新星觀測發現加速膨脹。