為什麼天體之間有萬有引力,宇宙又在膨脹,天體不斷相互遠離,但為什麼天體還是會碰撞呢

時間 2021-06-06 08:15:23

1樓:Unique111清歡

宇宙膨脹是空間本身的膨脹,尺度不夠大是感受不到的。空間在膨脹不意味著空間內的物體一定會相互遠離。例如,一條進度係數極大的橡皮繩把兩個人連線起來,即是他們腳下的空間膨脹,橡皮繩還是可以把他們拉到一起。

對於星體來說,引力就起到了橡皮繩的作用。

當然我上面說的僅僅是乙個簡化了的系統,宇宙中的情況比我所說的複雜的多。

宇宙中同乙個本地組的星系事被引力束縛起來的,在漫長的歲月中會碰撞成乙個單一的星系。

暗能量會被本地組的引力吸引越聚越多,最終致使我們被「孤立」起來。這也導致了人類無法離開本地組去探索宇宙。

最後補充一點,體住的孩子並不明白什麼是引力波。引力波是時空彎曲產生的漣漪,好比你用乙個打蛋器在雞蛋液裡轉產生的波紋,它不會改變天體的軌道。妄下結論對於小孩子可不是好事。

2樓:二叉樹er

宇宙膨脹是空間中任意兩點間的距離都在以微小的速度增加,相當於不斷有新的空間產生出來,兩點之間遠離的速度與它們的距離成正比。

在小於星系大小(十萬光年級別,百億億公里)的尺度,宇宙膨脹造成的影響幾乎可以忽略不計。

乙個星系團內成員星系間的距離一般在百萬光年的數量級,這個尺度上星系間引力依舊能壓制宇宙膨脹的影響(比如銀河系與仙女座星系相互靠近),使星系團不至於解體。

但在星系團以上的尺度,宇宙膨脹在一切作用中佔絕對的主導地位,所有的星系團、超星系團以及更大的結構都無法抗拒這種萬物分離的趨勢,五億光年的史隆長城也在逐漸解體。

3樓:小咖啡

簡單回答樓主

所謂兩星球是否碰撞,決定於越來越「遠」還是越來越「近」,也就是對觀測者來說,兩星球的距離

根據廣義相對論,在觀測者看來,兩星球的距離,既與座標有關,也與度規有關,兩個座標之間的距離是由四維時空度規場匯出的三維空間度規場背景下兩點空間座標的間隔

比如度規不隨時間變化(穩場)但物體的空間座標在隨時間變化,那麼兩物體的空間距離越來越近,有可能碰撞

而宇宙的膨脹,指宇宙四維時空的膨脹,整個宇宙的度規場是動態的。這就如同在乙個二維球面空間上建立經緯座標系,如果球面不斷長大,那麼球面上經緯座標系的度規分量將是不斷變化的。

球面上比如固定的兩個點,隨球面擴大,其距離越來越遠。比如北極南極兩點,經緯座標始終不變,但觀測者將發現測出其距離在增大,因為該二維空間是彎曲的動態度規場。

但若有兩個物體在球面上運動,雖然球面在擴大,但他們的世界線很可能會相交。最簡單例子,乙個物體沿一條緯線運動,另乙個物體沿經線,雖然球面在擴大,但他們的世界線還是會相交的

宇宙的四維時空也是如此,雖然在膨脹,但星球自身在這張四維彎曲時空的背景下,也是運動的,因此兩星球世界線是有可能相交的,所以碰撞很正常

簡單說,兩物體距離除了取決於度規,還取決於其本身空間座標是不是隨時間在變化(座標速度不為0)。宇宙膨脹雖然導致度規場的改變,但兩物體距離是可以較小的,因為他們具有座標速度

另外,引力波的確會改變天體執行軌跡,因為對星球來說,光速運動的時空度規「漣漪」在四維時空中「劃過」星球,星球的世界線當然會受影響,其影響機制是,在劃到的時空區域,星球周圍的度規場發生了變化,那麼星球短程線軌道肯定就變了,劃過後,雖然度規場恢復,但由於之前的改變,相當於給星球短程線方程賦予了新的四速初值,在三維空間看,其軌道肯定會發生偏離。

不過,星球碰不碰撞,就要具體算,看引力波劃過後,根據新的四速初值和短程線方程,計算兩星球世界線有沒有可能相交。具體要給定條件。

對於宇宙暴漲之初,肯定對各向都產生了大量引力波,而物質各向也都有,短程線幾乎是隨機分布的,因此引力波作用後,雖然四速改變,但初值改變後的短程線幾乎還是隨機的,有些碰到一起,有些碰不到。

4樓:醫道

宇宙加速膨脹是哈勃望遠鏡通過觀測得到的,哈勃發現宇宙的天體離我們越遠,退行的速度越大,這就是哈勃定律。這個只是大尺度上的,離我們星系附近的,有些並不是遠離我們,而是會靠近我們。比如我們的銀河系和仙女系將在50億年後發生碰撞。

這些是萬有引力作用下的結果。引力波跟這個扯不上關係,你可以把引力波想象成是空間的擾動,就像你抖動一下繩子,繩子會上下擺動。這個過程會釋放出能量,因而可以被觀測到

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