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为什么太空中的一切都在不断运动?

美国趣味科学网站8月31日刊登题为《为什么太空中的一切都在不断运动?》的文章,作者为阿什利·哈默,内容编译如下:

我们的宇宙中没有东西是静止的:地球绕着太阳转,太阳绕着银河系转,甚至星系也都在不断移动。那么,为什么太空中的一切都在运动呢?

天体物理学家、拉斯坎布雷斯天文台教育主管爱德华·戈麦斯告诉趣味科学网站,这一切都要归结于宇宙以及其中物体的形成方式。科学家认为,宇宙起源于大爆炸,大爆炸是由一个密度无限大的单点开始的超快速的膨胀,最终形成了我们今天看到的一切。

“从宇宙诞生之初,它就开始向外扩张,因为大爆炸的力量导致一切都分崩离析。”戈麦斯说。

“这有点像是开始的印记,”巴尔的摩太空望远镜科学研究所哈勃太空望远镜外展项目科学家、天体物理学家卡罗尔·克里斯蒂安说,“初始的时候就是运动,所以运动从一开始就融入了宇宙之中。”

因此,宇宙中万物都在运动的一个原因是宇宙在膨胀。但这种膨胀只在很大的范围内才会产生影响。“我们只有在相距很远的东西上才会看到它的发生,因为这些物体不一定是在太空中移动,”戈麦斯说,“而是物体之间的空间在变大。”

而在较小的范围内,旋转是太空中物体的运动方式。克里斯蒂安对趣味科学网站说:“没有东西不在旋转。”

这是源于角动量:当两个物体在太空中靠近时,它们的相互引力会将它们拉向彼此,如果它们没有相撞或飞向不同的方向,它们就会倾向于相互绕行。这种现象影响着所有东西,从最小的矿物颗粒到最大的星系。

“太阳系的形成就像做披萨一样……在做意大利披萨的时候,你会把披萨面团抛起来,当你旋转它时,它会变平成一个圆盘,”戈麦斯说,“这就是我们太阳系的基本形成方式:这叫作角动量,旋转效应将物体拉伸成一个圆盘。”

这就是太阳系中的行星围绕太阳运行的原因:太阳系最初是一团旋转的气体和尘埃,最终聚结成了恒星和行星。在此过程中,角动量确保它永远不会停止旋转。

但星系的旋转效应与你从我们能看到的东西中所预料的不同。

“它旋转起来就像披萨饼底一样,仿佛它是固体,而不是由单个的组件(恒星)组成,”戈麦斯说,“更远的(恒星)应该比中心的恒星运行得更慢。但实际上,你看不到这一点……这是宇宙中存在某种我们看不到的疯狂物质的最初迹象之一,我们现在称之为暗物质。”

暗物质不与光发生相互作用,所以我们无法用望远镜看到它。然而,它确实有质量,并通过引力效应与其他有质量的物体相互作用。暗物质也会经历角动量。这是太空中的一切都在运动的另一个原因。

归根结底,运动是宇宙的基本成分。“它表明宇宙是活的——不是从有意识的角度来说,而是你知道,事情正在发生。化学反应、物理反应正在发生,而这需要能量,”戈麦斯说,“而最基本的能量形式就是运动。”(编译/王笛青)