宇宙为什么会膨胀？

宇宙为什么会膨胀？

我们都知道，宇宙于137亿年前，从一声爆炸开始，起初一切都是热的、稠密的、膨胀的。

大爆炸余辉的温度曾经超过10^30度，现在下降到2.7开尔文，仅略高于绝对零度。宇宙过去的密度比太阳的中心还要大。现在，平均而言，宇宙的密度仅为每立方米1个质子，质量聚集成恒星和星系，它们之间相隔数万亿里。

但是，尽管如此，宇宙仍然在膨胀。令人惊奇的是，尽管所有的因素都可能导致膨胀，但膨胀率只取决于一个因素。知道是什么吗？

宇宙的能量密度。或者，换句话说，整个宇宙中物质、辐射、中微子和所有其他形式的能量的总量除以宇宙的体积。而能量密度是唯一决定宇宙膨胀速度的因素。

那么是什么原因？

首先，宇宙可能以三种方式之一存在。它可以像球体一样弯曲(我们称之为正的)，像马鞍一样弯曲(我们称之为负的)，或者完全平坦(我们称之为零曲率)。

如果宇宙是正弯或负弯，那么空间中三角形的三个角加起来就不等于180度！曲率的存在会极大地改变膨胀率。尽管通货膨胀可能解释了其中的原因，但对我们来说，什么都没有仍然是一个谜。

膨胀率依赖于能量密度这一事实意味着：在宇宙的不同时期，不同的东西是重要的。想想这个：如果你有一个宇宙，体积翻倍，物质密度减半。对吧？同样的质量，两倍的体积，所以密度是一半。

但是辐射——像光这样的东西——不仅像物质一样被稀释，还会发生红移，这意味着它的能量密度下降得比物质更快。所以当宇宙非常年轻，非常热，非常密集的时候，辐射比物质更重要！

随着宇宙的冷却，物质变得越来越重要，并主宰了数十亿年的膨胀速度。但宇宙中还有别的东西，它不会随着空间的膨胀而稀释。似乎空间本身有一种固有的能量，这就是我们所说的暗能量。有人称之为宇宙常数。

为什么不变？因为它的能量密度从不下降。就在几十亿年前，暗能量成为宇宙中最主要的能量形式。物质密度会降低，但暗能量永远不会。如果我们把它们都分在一起——辐射、物质和暗能量——你就会看到哪个主导了宇宙的膨胀速度。

就是这样。这就是导致宇宙膨胀的所有原因：其中的总能量。从这里到无穷远，据我们所知，暗能量将继续主宰宇宙。