宇宙是如何膨胀的？
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发布时间：2022-04-22 15:44
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时间：2023-11-01 04:45
按照宇宙大爆炸的理论，宇宙的持续膨胀是毫无疑问的，各种星系和其他天体彼此高速远离而去。因此，宇宙物质将变得越来越稀疏，密度也越来越小。如果真是如此，我们的宇宙终将变得“空空荡荡”。于是就有一种理论认为：当宇宙膨胀使星系之间的距离变得足够“遥远”的时候，就会有许多新的物质从“虚无”中被创造出来，弥补出现的“间隙”，以保持宇宙物质的应有密度，不过这种猜想完全违背了物质守恒定律。那么，宇宙到底是如何膨胀的呢？
利用数学方式提出宇宙模型的第一人——俄罗斯科学家亚历山大·弗里德曼，结合爱因斯坦的相对论，提出了自己的想法：一个时间不发生变化的空间，即静止的宇宙是不存在的。随着时间的推移，空间要么变大，要么缩小。弗里德曼对这两种情况进行了分析，最终总结出宇宙膨胀的三类情况：
第一，当整个宇宙的密度很大时，万有引力也很大，因此星系退行的速度会不断减慢直到逐渐停止，这也意味着宇宙的膨胀停止了。这个停止的过程不会很久，使宇宙慢下来的力会导致宇宙逆转其进程，就像反着放电影胶片一样，宇宙开始收缩，直到成为一点。这种宇宙模型叫做封闭式模型。
第二，宇宙最初的体积为零，一旦开始膨胀，便会不停地膨胀下去，因为宇宙的物质密度不足以提供使它停下来的万有引力。这就如同人类发射火箭的情景，当火箭耗尽燃料后，如果速度小于第一宇宙速度时，火箭升空的速度越来越慢，最终在重力的吸引下落回地面；如果达到了第一宇宙速度，它就会飞向太空，与地球永久地告别。目前我们在宇宙中观察的现象是，星系是相互飞离的，类似于第二种情况。这种宇宙模型被称为开放式模型。
第三，宇宙会如同封闭式、开放式一样膨胀，此后虽然宇宙也不停地膨胀，但总是在收缩的边缘徘徊。这种模型被称为平直式模型。
不论是封闭的宇宙模型还是开放的宇宙模型，抑或是平直式模型，随着时间的推移，星系的退行速度肯定是会减慢的。然而，生存在膨胀宇宙中的人类根本无法断定宇宙的模型到底是上述的哪一种。到底宇宙是会永远收缩下去，还是会在收缩过后又膨胀，抑或是始终在收缩的边缘徘徊呢？目前，越来越多的科学家认为，宇宙并不会无*地扩大，当它膨胀到一定程度时就会停止，并将这种状态保持一定的时间长度。
