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宇宙既然處於膨脹當中,那麼膨脹中心又在哪?

現代宇宙學有個重要的原理,叫做「宇宙各相同性原理」,該原理的直接推論,就是「在我們三維宇宙中,不存在宇宙中心」;或許宇宙膨脹的中心,在我們三維宇宙之外的維度中。

當初愛因斯坦建立廣義相對論時,就發現引力場方程描述的宇宙是不穩定的,後來天文學家哈勃發現了宇宙處於膨脹當中,發展成為宇宙大爆炸理論。

宇宙大爆炸理論是當前解釋宇宙起源和演化的最佳理論,已被眾多天文觀測所證實,比如哈勃紅移、宇宙微波輻射等等。

宇宙大爆炸理論描述,我們宇宙開始於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無限小的奇點,逐漸膨脹成為如今的宇宙;如果按照人類的常識,既然是膨脹,那麼就會有一個膨脹中心。

但是宇宙大爆炸理論描述,我們宇宙並沒有膨脹中心,或者說無論觀察者站在宇宙何處,觀察者本身就是宇宙膨脹中心,距離觀察者越遠的天體,因宇宙膨脹導致的退行速度越快。

現代宇宙學中有一條原理——宇宙各相同性原理,該原理描述宇宙在大尺度上是均勻的,也就是各向同性;雖然這只是科學家基於數學模型理想化出來的原理,但是眾多天文觀測數據均符合這條原理。

比如我們用天文望遠鏡觀察宇宙時,無論朝那個方向看,星系的分布密度在大尺度上都是均勻的,宇宙各方向上的特性沒有明顯差異。

如果宇宙存在暴漲中心,我們三維宇宙圍繞這個中心膨脹,就會出現一種情況:在暴漲中心同等距離的同心球面上,半徑越遠的,星系之間相互遠離的速度越快。

這時候無論我們處在宇宙的哪裡,當我們觀察宇宙時,宇宙都會顯現出各向異性:

(1)在宇宙中心方向,星系的分布密度偏高;

(2)在遠離宇宙中心的方向,星系的分布密度偏低。

但是這一結論在天文觀測上並不成立,其中一個比較合理的解釋,就是宇宙不存在膨脹中心;就如一個吹起來的氣球,氣球表面上不存在膨脹中心一樣。

有一些比較前沿的理論,暗示著宇宙存在更高的緯度,比如超弦理論就認為我們宇宙有十一個維度;或許我們三維宇宙的膨脹中心,在更高的維度中,就如膨脹氣球的中心不在氣球的表面,而是在二維表面之外的三維空間中。

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