太空中的万物为何总是永不停歇地运动?
在我们的宇宙中,没有任何东西是静止的:地球绕着太阳转,太阳绕着星系转,甚至星系也在不断移动。那么,为什么太空中的一切都在运动呢?
这一切都取决于宇宙及其内部物体的形成方式,天体物理学家、拉斯坎布雷斯天文台的教育主任爱德华·戈麦斯(Edward Gomez)向《生活科学》表示。科学家认为,宇宙始于大爆炸,这是从一个无限密集的单点超快速膨胀而来,最终促成了我们如今所看到的一切的形成。
“从宇宙的一开始,它就开始向外膨胀,因为大爆炸的力量致使一切都相互分离移动,”戈麦斯说。
“这在某种程度上像是开端留下的印记,”巴尔的摩太空望远镜科学研究所哈勃太空望远镜的天体物理学家和推广项目科学家卡罗尔·克里斯蒂安(Carol Christian)说道。“开端即为运动,因此从一开始运动就被融入了宇宙之中。”
所以,太空中万物都在运动的一个原因是 宇宙 在膨胀。但这种膨胀只在非常大的尺度上产生影响。戈麦斯说:“我们只有在相距非常遥远的物体上才能真正看到这种情况”“而是物体之间的空间在变大。”
不过,在较小的尺度上,旋转是太空中物体的主导运动方式。克里斯蒂安告诉《生活科学》:“这种旋转现象在宇宙中也很普遍。”“没有什么是不旋转的。”
这是因为角动量的缘故:当太空中的两个物体靠近时,它们之间的相互引力把它们拉向对方,如果它们不碰撞或朝不同方向飞去,它们往往会相互环绕运行。这种现象对一切都有影响,从最小的矿物颗粒到最大的星系。
“太阳系的形成就如同制作披萨……如果你在制作意大利披萨,你将披萨面团抛起来,当你旋转它时,它会摊平成一个圆盘,”戈麦斯说。“而这从根本上说就是我们太阳系的形成方式:这种叫做角动量的东西,那种旋转效应把物体拉伸成一个圆盘。”
这就是太阳系中的行星围绕太阳运转的原因所在:太阳系最初是一团旋转着的气体和尘埃,最终凝聚成了一颗恒星和行星。在这个过程中,角动量保证其从未停止转动。
但星系的旋转效果跟仅从我们所能看到的物质所预期的情形不一样。
“它旋转起来,仿佛像个披萨饼底,仿佛它是固体的,而不是由单个的组成部分,即恒星构成,”戈麦斯说。“应该是(恒星)越往外走就应该比中心的走得慢。但实际上,你看不到这一点……这是宇宙存在一些疯狂事物的最初迹象之一,只是你看不到,我们现在称之为暗物质。”
暗物质不与光相互作用,所以我们用望远镜看不到它。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。暗物质同样具有角动量。这是太空中一切都在运动的另一个原因。
最后,运动是宇宙中的一个基本要素。戈麦斯说:“它表明宇宙是有生机的——不是指有意识,而是您知道,各种事情正在发生——化学反应、物理反应正在发生,而这需要能量。”“并且能量的最基本形式为运动。”