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为什么宇宙中的天体都在运动,而不是静止的呢?

未知 2020-01-01 19:16

在宇宙中,任何天体都存在运动,没有一个天体是完全静止的。行星会绕着恒星公转,恒星会绕着星系中心公转,就连庞大的星系、星系群也会绕着某个点旋转。那么,为什么宇宙中的天体都是运动,而不是静止的呢?

简单来说,宇宙中的天体如果不运动,它们的结局只有毁灭。可以说,那些想要“静止”的天体都已经毁灭掉,剩下的就只有运动的天体。

在宇宙的一定尺度下,引力起到了主导作用。牛顿认为,万物之间都存在引力作用。爱因斯坦认为,引力是物体弯曲时空之后产生的几何效应,物体在时空中必然会沿着弯曲时空运动,所以就会表现出引力效应。不管怎样,任何天体都会产生引力作用。

既然天体之间存在引力作用,那么,它们之间的距离会在引力的作用下逐渐靠近,最终发生碰撞或者合并。但如果天体存在合适的环绕运动,引力作用就会被抵消掉,天体就能稳定地存在于空间中。

在行星环绕恒星运动过程中,引力恰好充当向心力,行星可以在轨运动。另一方面,在星系中,所有星云、恒星、行星等天体会产生一个共同质量中心,它的所在位置正是星系的中心。星系中的所有天体都会以此为引力中心,绕着它不断运动。

事实上,自从迈克尔逊和莫雷做了著名的光干涉实验之后,人们就已经认识到宇宙中并没有绝对空间,绝对静止的参照系是不存在的。在相对论看来,运动是绝对的,而静止是相对的。

那么,天体运动的初始动力来自于哪里?为什么天体又能长期维持运动?

如果要追根溯源,宇宙中天体运动的初始动力来自于138亿年前的宇宙大爆炸的纯能量。宇宙诞生之后,物质(主要是氢和氦)开始形成,它们分散到空间中。经过漫长时间的冷却之后,从氢和氦的气体云中,逐渐形成了星系、恒星、行星等一系列天体。

由于组成气体云的粒子在做无规则的热运动,它们之间互相碰撞会在某一方向上多出一些角动量。当天体从这些星云中形成时,它们会继承原有的角动量,所以它们会保持运动。并且在几乎真空的太空中,天体运动几乎不会受到阻力影响,所以只要有一个初始公转角动量,天体就能一直绕着某个引力中心持续公转。

除了引力导致天体运动之外,神秘的暗能量也会导致天体运动。由于暗能量的作用,空间结构在持续加速膨胀,空间中的星系会被逐渐分离,星系之间在相互退行。

按照目前的估算,如果两个星系目前的距离大于140亿光年,那么,由于空间膨胀效应,它们之间互相远离的速度将会超过光速。不过,这里的超光速不是星系本身的运动造成的,而是源自于它们之间的空间膨胀,所以这与相对论并不矛盾。

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