宇宙空间的膨胀

一、膨胀现象

宇宙的起源和发展，是人类从古到今研究宇宙的一个重要课题。人们对宇宙的起源和发展有许多不同的观点；但是宇宙大爆炸理论是现时宇宙学最为流行的理论，它认为我们的宇宙是由奇点爆炸形成的。

宇宙大爆炸理论认为，宇宙中所有的质能，都最初集聚在一个体积无限小、能量密度无限大的点上，这个点称之为奇点。奇点在一瞬间爆炸喷出宇宙原始的能量物质，然后这些能量物质随着宇宙的膨胀，一边运动一边演化一直发展到现在，形成了一个丰富多彩的动态宇宙世界。这一理论已经被哈勃的观察和研究结果肯定，并经过许多物理学家作了进一步的研究，而成为一个迄今为止最有代表性的理论。

从奇点爆炸开始，宇宙的发展演化经历了以下几个阶段：

第一，暴胀前阶段。这一阶段的时空无法言表，宇宙性能也超乎寻常。

这一阶段质能从奇点喷出，质能速度虽然大，但宇宙空间没有达到暴胀时的速度；其原因是量的积累还没有达到暴胀的程度，质的演变也没有到此火候。

第二，暴胀阶段。这一阶段是在瞬间完成的，其整个宇宙是一锅能量极度高、能量密度极度大的纯能量时空场，能量以超光速向外运动、宇宙空间超光速向外拓展。

这一阶段，宇宙中的质能从奇点超光速、均匀地向外喷发；喷发时间极其短暂，然宇宙空间以惊人的速度迅速膨胀。

第三，制胀阶段。在暴胀阶段的末期，宇宙由于时空质能机制和物质耦合机制，能量场开始不断演化，进而形成制约暴胀的极度因素，使得宇宙空间进入滞胀阶段。

这一阶段，是宇宙发展演化的一个拐点，它由暴胀瞬间跃迁到一般膨胀的初始阶段。这一时间极其短暂，短暂的无法言表；但它极其重要，而相当神奇且丰富多彩，它让超光速的宇宙暴胀，变成了低光速的宇宙膨胀。

这一阶段，一方面，宇宙开始降温，但温度还特别高；另一方面，纯能量开始演变成原初能量场、原始粒子汤和形成质量的实子。

第四，膨胀阶段。滞胀阶段末期，随着宇宙空间的膨胀，收敛作用和发散作用不断博弈，最后发散作用战胜了收敛作用，所以膨胀因素主导了宇宙。从此宇宙空间在发散作用的带领下不断膨胀，膨胀的空间又带动宇宙万物抗衡万有引力向外运动。如今宇宙空间还在膨胀，并且在将来相当长的时间里会一直膨胀下去。

这一阶段，膨胀速度低于光速，宇宙能量密度总体上趋于降低，宇宙温度逐渐降低；但也有部分反反复复的意外。这一阶段，宇宙质能演化，各种物质粒子、宇宙射线、能量场、天体物质等等相继被创造出来。

最后宇宙会有一个什么样的结局，谁也不知道，但就目前来看科学家们有三种猜想：其一，宇宙会一直膨胀下去。其二，宇宙膨胀到一定阶段会收缩，然后宇宙回到奇点，再膨胀再收缩，以此反复循环，无穷不断。其三，宇宙一直膨胀，到最后既不膨胀，也不收缩，从外面看成了一个既定的宇宙空间，从里面看，是一个动态的不变宇宙时空。

究竟宇宙膨胀下去，最后会是一个什么样子的结果呢？到目前为止无人知晓，我们只能期待科学进步的钥匙，能打开宇宙奥秘的大门，以一探终究！

二、膨胀原理

宇宙空间在膨胀，宇宙万物也跟着空间向外扩张；并且离我们越远的天体，其远离我们的速度越快，这是哈勃望远镜看到的实际结果。这膨胀、扩张怎样运行，何因形成，它们之间又有什么关系？接下来我们说道说道。

宇宙空间向外膨胀，是由拓展宇宙空间的自身物质导致的。宇宙时空的膨胀需要能量，现在物理界普遍认为是暗能量提供的推力。暗能量在向外的运动中推动宇宙空间膨胀；在膨胀过程中，暗能量充当了时空能量场，使时空不那么空旷单调，这样膨胀后的宇宙就形成一个能量时空场，简称时空场。

时空场存在扰动、有涨落现象，也有粘黏性；当物质经过涨落的动态时空时，物质就与时空场可能发生作用、有能量的交换。暗能量推动宇宙膨胀，进而带动宇宙万物抗衡万有引力；现在的状况是膨胀占主导因素，所以天体星系随着宇宙空间的膨胀向外奔离，其越远的星系退行的速度越快。

宇宙膨胀并带动星系退行的情景，就像橡皮带拉长的过程一样。把一条橡皮带匀速拉长，其上面等距离的依次三点A、B、C匀速分离；但从A看C，C的速度大于B的速度。

如果我们在橡皮带上放一些物体，这些物体彼此之间有相互的作用(如碰撞等等)，它们和橡皮带之间也存在相互作用。从整体效果来看，最终这些物体大部分会随着橡皮带拉长而远离。

橡皮带的变长，是橡皮带自身物质运动的结果，橡皮带上面的物体可能对橡皮带产生影响。但是其一，它的影响不能起决定性作用；其二，它的影响必须通过，改变橡皮带自身的物质来实现。

宇宙空间的膨胀，虽然比橡皮带的变长复杂的多，但其二者的道理非常类似。宇宙空间自身物质的运动推动宇宙空间膨胀，空间膨胀又带动天体星系向外分离退行。

在宇宙空间膨胀的过程中，即使天体星系自己不动，它们也会随着宇宙空间的膨胀一起向外运动，这就等同于时空膨胀为物体提供了一个外力，那这个外力的施力物体是时空本身，还是时空膨胀的拓展者？

其实在这么深的领域，就不必要追究是谁。如果硬要打破砂锅问到底的话，我猜想应该是时空场。因为导致时空膨胀的是暗能量，而暗能量又不和一般的天体物质发生作用；另外时空是物质的产物，时空不是空旷的时空，是渗透了质能的膨胀时空，即时空场。故时空场应该作为施力物体。暗能量在运作时空膨胀的过程中，把自身转化成时空的能量场；然后时空场和物体在相互作用的过程中，进行能量转移或转化，从而使天体星系分离退行。

物质的内因决定该物质的一切，外因通过内因可以影响其物质，但影响是有限的。宇宙空间的膨胀，是宇宙自身物质的运动和演化结果。膨胀的宇宙空间与万有引力的抗衡中，带动宇宙中的万物向外扩张；宇宙万物反过来，又影响着宇宙的运动与演化。宇宙现在一直在膨胀，这样膨胀下去，最后会是一个怎样的结果呢？只有膨胀因子方可知晓。

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