“如果宇宙膨胀 是否我们也会膨胀呢？”

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沟渠网 【科技在线】 膨胀的空间结构意味着星系离我们越远，其远离我们的速度就越快。 地球邻近的时空受太阳和其它天体引力影响而发生弯曲，它是构成可观测宇宙较大区域的一部分，在这个人积范围内，空间结构出现膨胀。 我们并未观测到空间的真实结构，仅是宇宙物质和辐射。 图中顶部是宇宙物质，中部是放射线，底部是宇宙膨胀过程中不断变化的宇宙常数。 图中是室女座超星系团中各种星系群凝聚在一起，在较大范围内，宇宙是均匀的，但是当你注意星系或者星团时，超密度和低密度的区域占据主导，而宇宙则显得非常不均匀。 北京时间8月2日消息，据国外媒体宣传，自上世纪30年代，科学家就知道宇宙开始膨胀，但是我们是否也随之一起膨胀，这是科学家经常提及的问题。一般人们的自我意识会认为宇宙不会膨胀，而是宇宙任何事物逐渐收缩，我们怎么区分其间的差异性呢? 如果宇宙处于膨胀之中，那么我们是否也会膨胀呢?目前，专门研究量子引力和高能物理的理论物理学家萨宾 霍森菲尔德(sabine hossenfelder)撰文对这一观点进行深入拆析。他指出，使用数学做法或许是佳解答方案，但是该问题不太容易通过一系列方程式进行解答，因为此这是一个概念性问题。 萨宾指出，理解宇宙膨胀的第一条线索是空间-时间广义相对论，而不是一个空间广义相对论，正如1908年科学家赫尔曼 明科夫斯基(herman minkowski)所说的： 从今以后，空间就是空间，时间就是时间，只有两者保持一个独立现实体，否则它们将在阴影中逐渐消逝。 第二条线索是必需从科学测量立场进行解答，至少大体上上是这样的。我们无法观测空间，也无法观测空间-时间之间的关系，我们仅能注意空间-时间怎么影响物质和辐射，我们通过探测器能够进行测量。 第三条线索是广义相对论中的 相对性 ，这意味着每位观测者可以选择自己所描述的空间-时间关系，虽然各个注意者的计算结果都各有不同，但他们会得出相同的结论。 基于以上三条重要线索，将使我们更深入地洞悉宇宙膨胀状况。宇宙学家使用 弗里德曼 罗伯森 沃克模型(该模型以发明者命名) 描述宇宙，基本假设是空间充满物质和辐射，它们在各个区域和方向都具有相同密度。正如术语所描述的，它具有均匀和等向性，这种假设被称为 宇宙原理 。 虽然该宇宙理论初仅是一个貌似真实的假设，并且也获得了证据支持。在大比例尺度上，物质确实分布在宇宙各个区域。但很明显的是，在较短距离范围，例如：银河系内部，银河系是一个盘状结构，多数质量凝聚在中心隆起部分，这些物质质量并非均匀分布。因为此 弗里德曼 罗伯森 沃克模型 并不适用描述此类星系。 这是一个关键点，如果忽视它，将会混淆宇宙膨胀的起源论，描述宇宙膨胀的广义相对论方案可以解释爱因斯坦方程式，但它仅适用于较大的宇宙空间。但是描述星系的做法是不同的，一种做法认为宇宙不会膨胀，宇宙并非不知不觉地膨胀，而是根本不会膨胀。完善描述宇宙膨胀的处理方案是 在非膨胀星系之间膨胀空间。目前基于其数学多而杂性，该处理方案仅是通过计算机模拟获得的结果。 你可能会问，达到怎样的距离会出现宇宙膨胀?当宇宙平均体积非常大，物质的自吸引引力弱于膨胀牵引力，对于原子核，宇宙平均体积越大，其平均密度就越小;但是只有超越了星系簇等级的范围，才会出现膨胀。在非常短的距离，当核作用力和电磁作用力并未中立时，它们也会对引力牵引产生作用，这样可以安全保护原子和分子，不会被宇宙膨胀撕碎。 但事实是这样的，我所讲的都依靠于一种 自然做法 ，能够分割空间成为空间-时间。宇宙微波背景辐射(cmb)将帮助我们实现，分割空间和时间的做法仅有一个，宇宙微波背景辐射在全部方向上都保持相同性。分割之后，研究人员仍能采集到时间标签，但是分割已完成。 打破科学家赫尔曼 明科夫斯基所提及空间和时间统一性的做法是一种 空间切片法 ，的确，这非常像切面包片，每一个切片都间隔一定的时间。科学家有多个做法切片面包片，也会有越来越多的做法切割空间-时间，依据霍森菲尔德所提及的第三条线索，这种情况是完全被允许的。 霍森菲尔德指出，物理学家选择切片法的理由一般是通过巧妙地 切片 ，能够使计算很大程度地简单化，但是如果你真的一再，一点 宇宙切片 将证实空间不发生膨胀。然而，这些切片会变得非常棘手：不太容易对它们进行解释，并做出计算。对于这样的切片，例如：随着时间的推移将你推至太空，这完全不是凭直觉完成的。 事实上，你可以在地球周围的空间-时间范围内完成，你可以分割空间-时间，从而使人类周围的空间保持平坦，尽管如此，这种分割不太容易实现，同时没有任何意义。这种情况下存在第二条线索的相关性，我们真的不必讨论空间怎么开始，正如你一再宇宙不会膨胀的空间定义，但是你可以想像，将定义的空间想像为一座城市，例如：美国布鲁克林市，它发生膨胀。假设一个街道长1英里，第二天膨胀会使街道变成2英里，下个星期这个街道会变成10英里，以此类推，很明显这种假设很愚蠢，是没有意义的。 但是目前研究人员可以借助测量手段，例如：在一个固定高度，在两个街道末端进行激光束反射测距，或者采用原子钟测量两次激光束反弹之间的时间间隔。你将发现时间间隔总是相同的。 原子钟依靠于恒定不变的原子跃迁频率，与重心引力相比，原子内部的引力可以完全忽略不计数，它比重心引力低大约40个数量级，固定在一定高度可不使地球引力所造成的引力红移。不管研究人员采用哪个坐标，总能发现相同和清晰的测量结果：激光反弹的时间间隔是相同的。 在宇宙学中，这将有助于弄清我们所测量的事物，我们不测量星系之间的空间大小，那我们如何做呢?我们测量了遥远星系的光线，结果表明它们存在有条不紊的红移。一个简单的做法可以描述这一过程，采用空间-时间分割可使计算和解释变得更加简单，有用于描述星系之间膨胀的空间。

因为，这个答案非常简单。 随着宇宙膨胀，宇宙中的任何束缚物质都不会膨胀。 来自遥远星系的光向红色边缘移动意味着哪个遥远星系将远离我们的地球。 如果采用空之间-时间分割法，宇宙物质保持静止，之后宇宙物质的密度减少，这一点可以不援用广义相对论进行说明。