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地球，太陽系，包括整個(gè)銀河系和離我們最近的幾千個(gè)星系，都在一個(gè)直徑為2.5億光年的巨大“泡泡”結(jié)構(gòu)中運(yùn)行。我們看似巨大的結(jié)構(gòu)在宇宙中只是微不足道的一粒沙塵，宇宙中還有很多類似的巨大結(jié)構(gòu)，組成了可觀測(cè)宇宙，而可觀測(cè)宇宙又是整個(gè)宇宙的一個(gè)小小的斑點(diǎn)。宇宙巨大到無法想象，不過對(duì)于天文學(xué)家來說，比宇宙的大小更令人難以琢磨是宇宙的膨脹演化和宇宙的未來。

自138億年前，宇宙經(jīng)歷大爆炸誕生以來，它就一直在膨脹，這一理論最初是由比利時(shí)的喬治·勒邁特提出的，而埃德溫·哈勃?jiǎng)t首先證明了這一觀點(diǎn)。天文學(xué)家在1929年就發(fā)現(xiàn)，每個(gè)星系都在遠(yuǎn)離我們，這也表明過去有一段時(shí)間所有星系都位于同一地點(diǎn)，這個(gè)時(shí)間對(duì)應(yīng)的就是宇宙的起源，也就是大爆炸。

宇宙膨脹還意味著，無論我們身處哪個(gè)星系，其他的星系都在遠(yuǎn)離我們，也就是說星系并沒有在太空中移動(dòng)，而是在宇宙空間本身在擴(kuò)大。換句話說，宇宙沒有中心，一切都在遠(yuǎn)離其他的一切。聽起來好像很矛盾，我們可以想象在一個(gè)1000萬光年之內(nèi)有一個(gè)星系的空間參考系網(wǎng)格，網(wǎng)格的對(duì)角有兩個(gè)星系，那么經(jīng)過足夠的時(shí)間后，該網(wǎng)格將伸展，星系將離得更遠(yuǎn)，如果時(shí)間足夠，這兩個(gè)星系之間的距離將是無限的。

天文學(xué)家們?yōu)榱私忉層钪媾蛎?，還拿了一塊葡萄干面包。我們可以想象宇宙是這個(gè)葡萄干面包本體，隨著面包自己在膨脹，在里面的葡萄干的距離越來越遠(yuǎn)，但是值得注意的是，葡萄干，也就是這些星系仍然停留在面團(tuán)中，星系自己其實(shí)沒有動(dòng)。回到宇宙當(dāng)中，星系（葡萄干）可能會(huì)在某一時(shí)刻消失，我們?cè)僖部床坏搅耍驗(yàn)橛钪媾蛎浀乃俣热绱酥欤灾劣谒鼈兊墓鈴奈吹竭_(dá)過地球。

伴隨宇宙膨脹而來的哈勃常數(shù)

確實(shí)，宇宙一直在膨脹，但是宇宙膨脹的有多快呢？說到這里，我們要說的一個(gè)理論名為哈勃常數(shù)，哈勃常數(shù)其實(shí)就是用來計(jì)算宇宙隨時(shí)間膨脹的速度。天文學(xué)家自2005年以來一直在用哈勃望遠(yuǎn)鏡探索并細(xì)化這些距離測(cè)量，測(cè)量之后天文學(xué)家們還需要對(duì)哈勃常數(shù)進(jìn)行微調(diào)。在最新的研究中，天文學(xué)家使用哈勃望遠(yuǎn)鏡觀察了大麥哲倫星云中的70顆造父變星的光度變化，測(cè)試的結(jié)果使天文學(xué)家們對(duì)哈勃常數(shù)的不確定度從早期估計(jì)的2.2%降低到了1.9%。

研究人員利用所有這些信息計(jì)算現(xiàn)代宇宙的膨脹率，新的數(shù)值是每326萬光年范圍內(nèi)，宇宙每秒膨脹74.03公里。天文學(xué)家之后對(duì)數(shù)值進(jìn)行了多次計(jì)算，這個(gè)數(shù)字的不確定性，也就是錯(cuò)誤率僅為1.9％。這是迄今為止計(jì)算得出的最低的宇宙膨脹錯(cuò)誤率值，低于2001年的10％和2009年的5％。相比之下，天文學(xué)家預(yù)期估算的擴(kuò)展速率約為每326萬光年范圍內(nèi)，宇宙每秒膨脹67.40千米。

宇宙正在加速膨脹這個(gè)事兒是物理學(xué)界通過實(shí)際觀測(cè)得出來的結(jié)論，但是對(duì)于宇宙為什么會(huì)加速膨脹的原因科學(xué)界并沒有答案。現(xiàn)階段這個(gè)問題也僅僅是停留在推測(cè)和論證階段。

科學(xué)家們通過紅移現(xiàn)象已經(jīng)可以確定宇宙在不斷膨脹這事兒是事實(shí)了。而宇宙膨脹這個(gè)事實(shí)最終讓人們相信大爆炸理論很可能是正確的。

那么如果拋開加速不談，只說宇宙不斷膨脹這事兒還是比較好理解的。雖然宇宙膨脹證明了大爆炸理論是正確的，但是反過來大爆炸理論也很好地說明了宇宙膨脹的原理。按照大爆炸理論，宇宙是從一個(gè)質(zhì)量非常非常大、體積非常非常小的奇點(diǎn)爆炸并膨脹而來的。那么在宇宙形成的過程中，除了爆炸的時(shí)候提供的力之外，就是物質(zhì)形成之后的萬有引力。

如果宇宙現(xiàn)在的膨脹狀態(tài)是最初的爆炸力和萬有引力造成的，那么宇宙的膨脹狀態(tài)就應(yīng)該是減速的。這個(gè)過程就好比我們往高空拋一個(gè)蘋果，蘋果會(huì)向上做減速運(yùn)動(dòng)，原因就是有重力也就是萬有引力起作用。

但是，科學(xué)家實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果卻顯示宇宙是在加速膨脹的。哈勃通過紅移觀測(cè)后總結(jié)出的哈勃定律告訴我們，宇宙是在加速膨脹的。并且科學(xué)家們通過觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)，在大概60億年前，宇宙開始加速膨脹。

那么問題來了，宇宙之中一定還存在一個(gè)與萬有引力相反的力，并且這個(gè)力在與萬有引力的較量中，于大概60億年前戰(zhàn)勝了萬有引力，所以導(dǎo)致宇宙呈加速膨脹的狀態(tài)。

這就好比是發(fā)射火箭，火箭之所以能夠升空并深入到宇宙之中，是因?yàn)橛幸粋€(gè)動(dòng)力一直推著火箭對(duì)抗地球的引力，所以火箭在升空的過程中是呈加速運(yùn)動(dòng)的。

為此，科學(xué)界提出了暗物質(zhì)的假設(shè)，但是遺憾的是，暗物質(zhì)到底是不是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的原因，以及其作用機(jī)理又是什么，科學(xué)界至今也未能找到答案。所以，關(guān)于宇宙為什么會(huì)加速膨脹這事兒，至今依然是一個(gè)未解之謎。