宇宙加速膨胀

宇宙加速膨胀（共5篇）

宇宙加速膨胀 篇1

无未来奇异的超加速膨胀宇宙

讨论由phantom驱动的超加速膨胀宇宙.对于态方程w=-1-Wt-n, phantom能量密度被导出.当n》1,它光滑增加并渐近地趋于常数,这指宇宙不存在未来奇异性.给出了该情形下phantom宇宙的`标度因子.

作 者：魏益焕 Wei Yihuan  作者单位：渤海大学物理学系,121000,辽宁,锦州 刊 名：北京师范大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2007 43(4) 分类号：P1 关键词：超加速膨胀   态参数方程   de Sitter宇宙  

宇宙加速膨胀 篇2

“大爆炸宇宙论”认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于一百多亿年前一次大爆炸形成的。1929年, 美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律, 并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。这意味着, 在早先星体相互之间更加靠近。事实上, 似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻, 它们刚好在同一地方, 所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻, 当时宇宙无限紧密。

1940年代末, 伽莫夫 (Gamov) 建立第一个热大爆炸的观念, 经过科学家的努力, 最终发展成为宇宙大爆炸模型。

大爆炸理论模型的若干预言得到观测事实的支持, 最著名的是3K宇宙微波背景辐射的测量。大爆炸宇宙论认为, 宇宙正沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中, 其温度约为6K。

1964年, 美国贝尔实验室的彭齐亚斯 (Penzias) 和威尔逊 (Wilson) , 在调试他们那巨大的喇叭形天线时, 出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声, 各个方向上信号的强度都一样, 而且历时数月而无变化。后来, 经过进一步测量和计算, 得出辐射温度是3.5K, 一般认为这就是宇宙微波背景辐射。这一发现, 是对宇宙大爆炸论的一个非常有力的支持。后来对背景的黑体型辐射谱的精确测定, 把大爆炸理论的正确性肯定到了几乎无可争议的地步。

二、宇宙在加速膨胀

过去几年, 另一个奇怪的现象引起了人们的关注。自从一百多亿年前的宇宙大爆炸之后, 星体和各星系一直各自向外飞散。理论上讲, 相互维系的重力应该减慢这个膨胀的速度, 但是事实并非如此。1998年和1999年间, 美国劳伦斯伯克利国家实验室的Saul Perlmutter及巴尔的摩太空望远镜科学研究所的Adam Riess等天体物理学家, 利用某种被称为Ia-型的超新星来测量过去不同时刻的宇宙膨胀速度[1], 发现在过去的数十亿年中, 宇宙的膨胀速度加快了, 真空本身似乎也在作为一种能够将物质分离开来的力量起作用, 而且随着宇宙越来越大, 这种力量变得越来越强。科学家一直不明白是什么力量造成宇宙的膨胀。有人认为宇宙的膨胀是被一种叫做“暗能量”的东西推动的。但是无法弄清暗物质的结构和组成成份, 也无法知道它们如何引起宇宙的加速膨胀。

三、宇宙加速膨胀可能源于白洞效应

根据宇宙学原理, 在宇观尺度上, 物质的分布始终是均匀各向同性的。宇宙物质可以看作理想流体, 它的能动张量为:

式中ρ、P为流体密度和压强, Uμ为四维速度的协变分量。把式 (1) 代入爱因斯坦场方程

的右边, 把四维时空线元

代入式 (2) 左边, 式 (3) 中的a2 (t) 称为宇宙的尺度因子, 它的增大与缩小, 导致三维空间的膨胀与收缩。

式 (2) 在代入式 (1) 和 (3) 后可约化成:

加速膨胀的宇宙意味着。代入式 (4) , 则可得G<0。再代入式 (5) , 可得K<0。

以上各式中的G是万有引力常数, 本来是正定, 但在加速膨胀的宇宙中, 要求G<0, 表明是排斥力效应。根据广义相对论原理, 引力也好, 斥力也好, 都不是什么力在作用, 而是因为时空弯曲, 使得在空间自由运动的物体会向物体靠近。同样的, 斥力也是时空弯曲的结果, 只不过空间向相反方向弯曲而已。从以上得到的K<0表明空间向引力的空间相反方向弯曲。因此, 导致宇宙加速膨胀的这个排斥力可能不是什么暗物质、暗能量, 而是白洞效应。

白洞是理论上预言的一种天体, 其性质与黑洞正相反。白洞有一个封闭的边界。与黑洞不同的是, 白洞内部的物质 (包括辐射) 可以经过边界发射到外面去, 而边界外的物质却不能落到白洞里面来。因此, 白洞像一个喷泉, 不断向外喷射物质 (能量) , 因此也有人将白洞的叫做鱼黑洞完全反过来, 叫白泉。

要搞清楚白洞如何引起宇宙加速膨胀, 还是要先从黑洞的机制开始。黑洞是时空被物质极度扭曲的区域, 当物质集中在史瓦西半径以内时, 一切物质包括光子都不能从史瓦西半径以内向外逃逸。根据广义相对论的原理, 物质被单向地吸引进黑洞, 不是因为有什么引力的东西, 而是因为空间弯曲不平的结果。从理论上讲, 只要有物质, 就会使空间弯曲。

白洞和黑洞一样, 有一个“视界”。不过和黑洞不一样, 这个“视界”只是内部不能接受外部信息的区域的界限, 时空曲率在这里是负无限大, 也就是说, 在这里, 白洞对外界的斥力达到无限大, 即使是光子也会在白洞的视界上完全停止住, 不可能进入白洞视界之内。

如果黑洞是让时空凹陷的话, 白洞就是让时空凸起, 从外部世界看, 一切物质都不能进入白洞的一定范围内, 则白洞相当于一个无限高的势垒。因此白洞应该叫白垒更形象。用二维弯曲时空来看, 黑洞就像是一个重物压出一个无限深的坑, 随着与质量中心点的距离增大, 时空是渐近平坦的, 远处的静止物体将会慢慢加速, 然后落入凹坑的史瓦西半径以内, 就是单向运动, 只可进不可出。白洞是在平面上凸起一个无限高的山峰, 山峰在面上也是渐变的, 在一定半径范围内也是单向的, 只有从上面滚落物体, 而下面的物体不可能向上运动高于某个半径范围以内山峰的高度, 山峰上的静止物体将会沿着山坡向四周滚落, 越滚越快。

回到宇宙四维时空, 也就是我们生活的时空。现在的模型认为宇宙形成于一点, 所有物质都来自这个点, 所以也有学者提出宇宙的白洞模型。白洞是宇宙形成的起点, 白洞的区域就是时空凸起的势垒, 宇宙的物质从高势垒向低势垒的四周扩散, 就像从山峰滚落的势头, 就会越滚越快。宇宙的物质在膨胀自然也会加速。

所以宇宙加速膨胀是宇宙白洞使时空向周围倾斜的自然结果。

摘要：大爆炸说是宇宙学说的标准模型, 但是, 观测结果显示, 与理论推测的在引力的作用下宇宙的膨胀速度逐渐减弱直至再次收缩的推论不同, 现在的宇宙在加速膨胀, 目前学术界尚不清楚宇宙加速膨胀的机制是什么。本文提出宇宙加速膨胀的机制是白洞使时空向周围倾斜的结果。

关键词：宇宙,加速膨胀,机制

参考文献

宇宙在加速膨胀吗？ 篇3

早在1915年，物理学家爱因斯坦发表了广义相对论，此后这一直是我们理解宇宙的理论基础。按照广义相对论，宇宙只能收缩或者膨胀，不可能稳定不变。那么宇宙究竟在收缩还是在膨胀呢？如果膨胀，其速度是否恒定？是在减慢或是还在加速呢？

上世纪20年代，美国加利福尼亚威尔逊山上，当时世界上最大的望远镜投入了使用，天文学家们发现几乎所有星系都在远离我们而去。他们发现当光源远离我们而去时，光的波长会被拉长，而波长越长，它的颜色就越红，这被称作“红移（redshift）”现象。目前对红移现象的解释为：速度造成红移。比如，当一辆汽车向我们奔驰而来时，它的喇叭声尖锐刺耳，因为汽车的高速运动使声波波长被压缩，波长变小，听者接收的频率变高。相反，当汽车离开我们飞驰而去时，它的喇叭声则低沉幽缓，因为汽车的离去使声波波长被拉长，波长变大，听者接收的频率变低，简称多普勒效应。20世纪初，天文学家斯里弗对旋涡星云光谱做了多年研究，发现了谱线红移现象。在斯里弗观测的基础上，哈勃与助手赫马森合作，对遥远星系的距离与红移进行了大量测量工作，发现远方星系的谱线均有红移，而且距离越远的星系，红移越大，于是得出重要的结论：星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远离的速度越高。这被称为哈勃定律（Hubble’s law）。他认为：整个宇宙在不断膨胀，星系彼此之间的分离运动也是膨胀的一部份，而不是由于任何斥力的作用。这一发现直接导致俄裔美国天体物理学家伽莫夫的“宇宙大爆炸理论”的提出。伽莫夫认为，我们的宇宙诞生于约137±2亿年的一次大爆炸，宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。星系天体的退行原因正是这次宇宙大爆炸的冲力导致的。

从此之后，天体物理学界一直都认为宇宙是在以一个恒定的速度膨胀，直到天体物理学家萨尔·波尔马特、科学家亚当·里斯以及物理学家布莱恩·施密特这三位科学家于1998年向外公布：宇宙的膨胀速度不是恒定的，更不是越来越慢，而是不断加速，即越来越快。他们通过寻找太空中的标记，研究宇宙膨胀问题。这些标记就是爆炸的恒星——1A型超新星。由于其非常亮，超新星被用来确定距离。只要找到足够的1A型超新星，就能测量它们的亮度。亮度较高的超新星距离比较近，亮度越来越弱的超新星，一定是离我们越来越远。亮度很低的超新星，距离就很遥远了。1A型超新星同时有个重要的特点，它们爆炸的亮度都是相同的，超新星的光度曲线普遍都具有一个相同的光度峰值，这使得它们可被用作辅助天文学上的标准烛光。这是因为它们形成的过程都一样，每个1A型超新星都是在相同质量时爆炸。因此，宇宙各处都有相同的亮度和可见度。三位科学家找到若干个1A型超新星，并测量它们远离我们的速度。通过比较不同时空的超新星的位置和年代，便能计算出宇宙的膨胀是否在变慢。他们得到了惊人的结果：宇宙的膨胀速度并未变慢，反而是正在加速。这一惊人的发现意味着，宇宙不会停止膨胀，反而在不断加速膨胀。这可是一个石破天惊的发现，这个结果的出现直接撼动整个天体、物理学界，根据牛顿万有引力定律，宇宙大爆炸所产生的冲力在引力的作用和牵制下，星系天体的退行速度应该渐于趋缓直至稳定平衡，可是这三位科学家的发现却与牛顿万有引力定律相互矛盾，如何解决、诠释这二者之间的矛盾呢？物理学家们认为只有一种可能，那就是宇宙之中存在着一种与引力作用方向相反（反引力作用力）、至今人类还没有发现的神秘力量！物理学界把这种与引力作用方向相反、至今人类还未知的神秘作用力称为“暗能量”，并且认为，正是这种“暗能量”推动星系天体快速膨胀退行。宇宙膨胀的这种加速度暗示，在蕴藏于空间结构中的某种未知能量的推动下，宇宙正在分崩离析。这种所谓的“暗能量”占据了宇宙成分的绝大部分，含量超过70%。它的本质仍然是谜，或许是今天的物理学面临的最大谜题。因而现代天文学认为：我们的宇宙最初的膨胀是由于最开始的大爆炸而产生的结果，也就是说，物体由于具有惯性，而在原始大爆炸之后继续膨胀。后来，由于物质之间的万有引力的作用，这个膨胀开始变慢，可是在大约100亿年前，宇宙中的“暗能量”在与万有引力的交锋中占据上锋，于是宇宙的膨胀又开始加速了。

2011年诺贝尔物理学奖的公布和颁发，将意味着物理学界正式承认并接纳“暗能量”为物理学中的一个基本概念，同时也就意味着：物理学界正式承认并接纳宇宙之中存在着一种与引力作用方向相反、至今还没被人类发现的未知力量这一事实。

宇宙膨胀究竟会到什么时候，未来的发展又会如何，还期待着我们继续前行！

宇宙加速膨胀 篇4

氯盐的存在对硫酸盐侵蚀的加速评价影响尚未达成统一认识,需要开展系统的评价试验,得到适用于硫酸盐-氯盐复合侵蚀环境下的加速评价方法,这对未来严酷环境下混凝土的劣化规律的科学认识以及耐久性提升技术的提出意义重大。本文以水泥基材料为研究对象,分析环境中氯盐对硫酸盐侵蚀下试件宏观膨胀规律的影响,从时间维度给出运用于不同侵蚀环境的等效加速系数,为耐久性评估方法的完善提供借鉴。

1 实验

1.1 原材料

水泥:山东鲁城水泥有限公司的P·Ⅰ42.5水泥,物理力学性能如表1所示;砂:标准砂,厦门艾思欧标准砂有限公司;水:自来水;无水硫酸钠:工业级,淮安鸿运元明粉有限公司;氯化钠:工业级,江苏井神盐化股份有限公司。

1.2 试件成型和养护

为了解水泥基材料自身因素对加速评价方法的影响,本文选取不同水灰比和不同类型的试件为研究对象,其中水灰比为0.45和0.55的净浆试件分别记为P45和P55;水灰比为0.55、胶砂比为1∶3的砂浆试件记为M55。试件尺寸均为40mm×40 mm×160 mm,常温24 h后脱模,置于20℃水中养护28 d后进行盐侵蚀试验。为避免溶液中阳离子的影响,选取硫酸盐和氯盐分别为硫酸钠和氯化钠;同时为在不改变侵蚀机理的前提下最大限度加速试验进程,Na2SO4浓度为10%,简记为S10;5%的Na Cl溶液为模拟海洋环境的氯盐浓度,简记为C5。本文选取3种不同养护环境,W1:清水中养护;S10:10%无水硫酸钠溶液中养护;S10C5:10%无水硫酸钠+5%氯化钠溶液中养护。

试验制度分为长期浸泡和干湿循环2种,分别记为A和B。干湿循环制度中考虑到钙矾石的稳定性同时尽可能加速试验进程,试件烘干温度为60℃;同时为避免温度应力的破坏,试件在烘干后冷却至室温,然后进行溶液浸泡,因此,本试验采用的干湿循环制度为:试件在60℃烘箱中烘干48 h,室温冷却6 h,再在溶液中浸泡90 h,此6 d为1个循环周期。为了保证溶液中离子浓度的相对稳定,对浸泡溶液进行密封处理,长期浸泡制度下1个月更换1次浸泡溶液,干湿循环制度下每2个干湿循环周期更换1次浸泡溶液。

1.3 测试方法

膨胀破坏是硫酸盐侵蚀的主要特征,本文以膨胀率表征硫酸盐侵蚀过程中水泥基材料的损伤程度,进而反映硫酸盐的侵蚀进程。本试验采用JD18型万能投影测长仪连续测试试件的线膨胀率变化,取所有试件膨胀率的平均值作为试件的膨胀率,膨胀率计算见式(1),最大允许极差为0.010%。

式中:Et——侵蚀龄期为t时试件的膨胀率,%;

Lt——侵蚀龄期为t时试件的长度,mm;

L0———试件的初始长度,mm;

L———试件的有效长度,取140 mm。

2 结果与讨论

2.1长期浸泡制度下试件的膨胀率变化

(见图1)

由图1可见:

(1)随着侵蚀龄期的延长,试件的膨胀率逐渐增大。浸泡在清水中的试件膨胀率略有增长,这可能与水泥的继续水化有关;浸泡在盐溶液中的试件膨胀率增长较高,这是由水泥的继续水化和离子侵入参与反应2种作用共同引起的。P45S10、P55S10试件经单一硫酸盐侵蚀210 d后的膨胀率分别为0.069%、0.078%,水灰比越大,在相同的侵蚀龄期膨胀率越高,侵蚀速度较快;而M55S10在侵蚀210 d时膨胀率为0.122%,高于P55S10,与同水灰比的净浆试件相比,长期浸泡制度下砂浆试件在单一硫酸盐中更易遭受侵蚀。

(2)硫酸盐-氯盐复合侵蚀中,P55试件的膨胀率高于P45试件,侵蚀至210 d时,P45S10C5、P55S10C5试件的膨胀率分别为0.061%、0.066%,水灰比由0.45提高到0.55,膨胀率提高8.20%,与单一硫酸盐侵蚀规律类似,水灰比越大,试件的膨胀率越大,遭受的侵蚀更为严重。M55S10C5试件侵蚀210 d时的膨胀率为0.054%,复合盐侵蚀中砂浆试件的膨胀率相对于净浆试件略低。此外,与单一硫酸盐侵蚀相比,硫酸盐-氯盐复合盐侵蚀中试件的膨胀率较低,表明复合盐溶液中氯盐对硫酸盐侵蚀过程中的膨胀具有缓解作用。P45S10C5、P55S10C5、M55S10C5试件的膨胀率相比单一硫酸盐侵蚀时分别降低11.59%、15.38%、55.74%。结果表明,试件的水灰比越大,氯盐对硫酸盐侵蚀的缓解作用越强;且与净浆试件相比,砂浆试件中氯盐的缓解作用更强。

2.2 干湿循环制度下试件的膨胀率变化

(见图2)

由图2可见,在干湿循环制度下,试件膨胀率随侵蚀龄期的变化规律与长期浸泡制度下基本相同。侵蚀60 d时,P45S10、P55S10的膨胀率分别为0.152%、0.346%,水灰比越大,硫酸盐侵蚀膨胀进程发展越快,P55S10、P55S10C5在侵蚀60 d时断裂。M55S10在侵蚀60 d时的膨胀率为0.197%,低于P55S10,与长期浸泡制度有一定的不同。

P45S10C5、P55S10C5、M55S10C5试件经复合盐侵蚀42 d的膨胀率分别为0.098%、0.132%、0.015%,净浆试件水灰比由0.45提高到0.55,膨胀率提高34.69%,在复合盐侵蚀中,水灰比越大,试件的膨胀率越大,与长期浸泡制度下相同。同样砂浆试件的膨胀率与净浆试件相比略低。干湿循环制度下硫酸盐-氯盐复合侵蚀中,试件的膨胀率低于单一硫酸盐侵蚀的,表明干湿循环制度下复合盐溶液中氯盐对硫酸盐侵蚀过程中的膨胀同样具有缓解作用。P45S10C5、P55S10C5、M55S10C5试件的膨胀率相比单一硫酸盐分别降低13.82%、61.85%、82.23%。氯盐对硫酸盐侵蚀的缓解作用与试件的水灰比、试件类型有关,其中水灰比越大,氯盐对膨胀的缓解作用更为显著,且与净浆试件相比,砂浆试件的影响更大。

2.3 干湿循环制度加速作用的定量分析

与长期浸泡制度相比,干湿循环制度下试件在较短时间内获得膨胀率较高,加速了硫酸盐-氯盐侵蚀的膨胀进程,这可能是由于水泥基材料经干燥之后,具有较强的毛细吸附能力[12],加速了盐溶液向试件内部传输,由此加快了腐蚀膨胀反应;此外,在干燥环境下水泥基材料会产生收缩,内部引发拉应力,导致微裂纹的产生,同样为侵蚀溶液的传输提供了有效通道,因而加快了硫酸盐侵蚀进程。此外,长期浸泡与干湿循环2种制度下硫酸盐-氯盐侵蚀的宏观规律具有较好的相似性,因此,可利用经典相似理论[13,14]建立长期浸泡与干湿循环制度间的时间相似关系,得到评价干湿循环制度加速作用的定量参数-加速系数。如图3所示,以P55S10为例,通过长期浸泡与干湿循环2种不同制度下试件达到膨胀率E时,所需的时间分别为t、t',将λ=t/t'定义为2种制度间的加速系数,即代表干湿循环1 d获得的膨胀率等效于长期浸泡λd得到的膨胀率,以此定量表征干湿循环对膨胀的加速作用。

本文采用二次多项式E=at2+bt+c描述试件的膨胀率随时间变化的趋势,经拟合获得试件的膨胀率随时间变化的表达式如表2所示。

由表2可见,拟合公式的相关系数均大于0.90,表明二次多项式能够较好地描述硫酸盐-氯盐侵蚀过程中试件的膨胀率随时间的发展趋势,且长期浸泡与干湿循环制度下的膨胀历程是相似的。因此,干湿循环制度宜作为硫酸盐-氯盐复合侵蚀下的加速评价方法。

结合图3及表2,计算出不同条件下的加速系数λ,结果如表3所示。

由表3可见,单一硫酸盐侵蚀中P45S10与P55S10试件的加速系数分别是7.82、19.00,试件的水灰比由0.45增大到0.55,加速系数增长142.97%,即干湿循环的加速作用增强142.97%,这一现象说明试件水灰比越大,干湿循环制度对硫酸盐侵蚀的加速作用越强。其主要原因可能在于:硬化水泥浆体的传输性能主要是由毛细孔控制,试件的水灰比越大,孔结构中毛细孔占的比例越大,结合干湿循环对毛细吸附能力的影响,得到干湿循环对大水比试件的传输性能影响显著,对侵蚀溶液传输的加速作用越强,由此宏观上表现出水灰比较大的试件在干湿循环制度下获得的加速系数较高。

P55S10和M55S10的加速系数分别为19.00、5.86,由净浆试件到砂浆试件,干湿循环的加速作用减弱69.16%,因此,在砂浆试件中加速制度对硫酸盐侵蚀进程的加速作用相对较弱。这可能是由于砂浆试件中细骨料的添加,限制了由干湿循环引起的干燥收缩,因而减弱了微裂纹产生的可能性,进而提供给侵蚀溶液传输的有效通道相对减少,因此加速作用相对较弱。

在硫酸盐-氯盐复合侵蚀溶液中,P45S10C5、P55S10C5的加速系数分别为6.57、11.20,与单一硫酸盐侵蚀类似,试件的水灰比越大,干湿循环的加速作用更为显著,试件的水灰比由0.45增大到0.55,加速系数增长41.34%。M55S10C5的加速系数为2.85,低于P55S10C5,复合盐侵蚀中干湿循环对砂浆试件的加速作用较弱。

此外,由表3还可见,复合侵蚀溶液中的加速系数低于单一硫酸盐侵蚀溶液的,复盐侵蚀中氯盐的存在削弱了加速制度对膨胀的加速作用。P45S10C5、P55S10C5的加速系数相比单一硫酸盐中分别降低15.98%、41.05%,试件的水灰比越大,氯盐对干湿循环加速作用削弱效果越明显。这可能是由于氯离子的传输速度高于硫酸根离子的,因此,干湿循环中毛细作用对氯离子传输的影响更为显著,更大程度地提高了氯离子侵入试件内部的速度和总量,有效地延缓了试件膨胀反应的发生,进而降低了膨胀速率,因此与单一硫酸盐侵蚀相比,复合侵蚀盐中干湿循环对膨胀的加速作用相对较弱。M55S10C5的加速系数相比单一硫酸盐中降低51.37%,与试件水灰比相比,试件类型对氯盐削弱干湿循环加速作用程度的影响更为显著。

3 结论

(1)干湿循环制度能够加速硫酸盐-氯盐侵蚀的膨胀进程,可以作为硫酸盐-氯盐复合侵蚀条件下的加速评价方法。

(2)干湿循环制度的加速作用随着试件水灰比的增大而增强,试件的水灰比由0.45提高到0.55,单一硫酸盐和复合盐侵蚀条件下干湿循环的加速作用分别增强142.97%、41.34%;与净浆试件相比,砂浆试件中干湿循环制度的加速作用相对较弱,降低69.16%。

宇宙仍在膨胀 星系为何合并？ 篇5

在我们这个小小的角落，有一个群体，里面主要有仙女座和银河系，还有4 0多个小星系和几千个球状星团簇拥在一起。几十亿年以后，在未来的某个时间点上，我们的星系最终将与仙女座合并；之后再过几

百亿年，坚持到最后的一些星系也将被吞食。最终的结局就是：现今所有这些簇拥在一起的星团成为一个椭圆形的巨大星系。

太空的其他地方也会有各自的未来命运：我们的近邻M8 1星系团将形成自己巨大的椭圆形星系，质量大约等于1万亿个太阳；而包含1 0 0 0多个大星系的较远的处女座星系团最终会形成一个巨大的椭圆形星系，其质量则是我们太阳的千万亿倍以上。

然而，这些星系团中最大的，通常是由小星系团或个别星系精致地连接到一起的，它们之间还是有巨大的空隙，不会合并成为比这个更大的超巨结构。

为什么不会呢？像M8 1星系团这样的相对较近的群体，距离我们大约只有1 . 1千万光年，为什么不会与我们合并呢？像处女座星系团，距离我们5千万至6千万光年，为什么最终不会吞并我们呢？宇宙中那些更加巨大的星系团和超级星团为什么不会合并呢？

在宇宙中，四大基本力当中的引力是最弱的，但是它总是那么具有吸引力。宇宙中大约有1 08 0个质子（暂且不说暗物质），难道引力最终不会使所有这些物质向彼此加速靠近么？

信不信不由你，答案是否定的。要想真正理解为什么，我们得一路回到宇宙大爆炸！现今的宇宙图像中，星系间有数百万光年的间隔，整体是一个复杂的网状结构。可是我们得明白，它不总是这个样子。与现在相比，原来宇宙的一致性更强，团状结构较少，密度更大，温度更高，而且膨胀的速度更快！

这一点很容易被忘记，可是如果我们回到1 3 8亿年前，会发现当时宇宙中还根本没有恒星或星系，只是充满了物质和辐射，正在迅速膨胀。如果按照大爆炸理论所说的那样，宇宙中充满了物质和能量而且开始膨胀，那么就可以想象，会有两种不同的东西厮打起来：一方面是初始的膨胀使所有的物质和辐射相互离去，就像烤炉中面包里的葡萄干那样；而另一方面，有引力，物质和辐射以及具有能量的任何成分之间相互吸引。在这种加速分离与相互吸引的宇宙大战中，谁将取得胜利？不管你相信与否，在不同的平面，两者都会赢，而且两者也都会输。

最初，在空间中，有些区域的密度会稍稍大一点，因此，由于引力的性质，这些区域会吸引越来越多的物质，随着时间的推移，恒星、星系以及星系团会形成，而且会从邻近的低密度区域“偷窃”物质和能量。

小规模的高密度区域会在千万年里形成恒星，而密度较小的大的区域会花费更长的时间。如果暂时撇开膨胀不管，只看密度，那么随着时光的流逝，就会形成一个网状的结构。在较小的规模中，有些地方引力会占上风，战胜初始的膨胀，形成星系、星系群和星系团，有些这样的星系群体的质量有银河系的好几千倍。可是在更大范围中，却没有足够大的密度以战胜宇宙的膨胀，尤其是在考虑到暗能量的时候。宇宙中发现了暗能量，这说明无论是什么结构，只要现在还没有被引力捆绑到一起，那么它永远也不会到一起，而只能继续远离。所以，引力在一个区域获胜并不意味着一切已经合并到一起，而且到达最终状态！

在我们这片宇宙空间，仍然有几十个星系由于引力而捆绑在一起。它们仍然是各自的星系，一直持续到相互碰撞并最终合并。像处女座这样的较大较散的结构，其中所有的星系合并大约需要4 0 0亿年，是

如今这个宇宙年龄的几倍。再往更远处望去，我们就会在时间上越来越远地回到过去，看到宇宙小时候经常发生的那些合并。

宇宙仍然在膨胀，这一点儿也不假。如果理解了我们的宇宙，包括正常的物质、暗物质和暗能量，我们就能极其精确地知道哪些结构捆绑在一起，而哪些不是。但这并不意味着合并已经完成。根据这些因引

力而捆绑在一起的结构的质量分布，合并仍然会发生几十亿年，更大的合并甚至可能需要数百亿年。

在较小规模上，引力会占上风，而在较大规模上，膨胀会获胜。所有一切的遥远的未来命运都将是分散的块状物质，局部引力强大，其他一切会随着宇宙毫不留情的膨胀永远离去。但是合并的过程不是转瞬

即逝的，它的完成需要时间，而我们宇宙诞生的时间还不够长久。举目四望，到处都能看到正在发生的星系合并，还有许多星系也将在不远的将来发生合并！