首先,宇宙的加速膨胀其实是因为暗能量导致的,而且作用的尺度在10^8光年上下,也就是说,如果我们人类都长到10^8光年的身高,就可以明显感受到宇宙在加速膨胀。
但问题是,人类明显比这个尺度要小得多,不仅是人类,甚至是我们所在的银河系都比这个尺度小得多,
因此,我们很难体会得到宇宙加速膨胀,而且加速膨胀最大的效应也应该是让人类变胖,而不是让时间变快。那具体是咋回事,我们可以来简单说说,首先得先从“时间”的定义说起。
时间是什么?
科学家在做研究时,都会对自己的研究对象下一个严格的定义。这个定义不是乱来的,而是随着我们的认知提升,定义也一直在变化,但前提一定是可以被量化和可以被验证。那时间应该如何进行定义呢?
相信你被这么一问,也可能一下摸不到头脑。其实古人也曾对时间做了一些阐释,在中国最有名的莫过于《论语》中:
逝者如斯夫,不舍昼夜。
大意就是说,时间就像流水一样,不断地流逝,一去就不复返了。如果仔细看这句话,你会发现,孔子并没有直接对时间下定义。当然,孔子不是科学家,不需要遵守科学家的那一套。不过,孔子讲述的是时间的方向。你仔细体会,就能够知道,孔子表述的时间是没有办法像电视剧的进度条那样来回拉,而只有一个向前进的方向。
所以,我们回到原点,时间到底是什么?似乎古人也很难给我们一个准确的答案。同样地,其实不光是古人,科学家也无能为力。既然对于直接暴力定义时间是费劲的,那不如就换一个方式试试。于是,科学家换了一个定义方式,他们采用的其实是测量定义法。
具体来说就是,我们如何测量这个研究对象,就用测量的方法来定义它。那我们是如何是如何测量时间的呢?
其实我们用的是“变化”来测量的。我们可以来想一想关于时间的单位,比如:一天。其实就是一个昼夜,或者说地球自转一圈;一年就是地球绕着太阳转一周;一月就是月球绕着地球转一周。可能你要说了,那一秒呢?
我们通常利用手表来计时,手表其实利用振动来计时,依靠的其实是振动周期。所以,我们用的其实是周期性的变化来测量时间。因此,在物理学中,时间的定义就是周期性的变化。
那宇宙加速膨胀又是咋回事呢?
宇宙加速膨胀
在上世纪20年代,著名的天文学家哈勃就观测了一些星系,他发现这些星系都在远离我们。后来,经过许多科学家的努力,科学家搞清楚了一个问题,那就是并不是星系在移动,而是宇宙空间在加速膨胀。而且这个膨胀是整体的,处处累积起来的。这才会使得我们发现,周围大多的星系都在远离我们。
但是膨胀归膨胀,科学家一直在纳闷这个膨胀的速度到底是咋样的?为什么他们会有这样思考呢?
其实是这样的,我们的宇宙其实是一个物质主导的宇宙,物质之间存在着万有引力。万有引力有把万物都聚合在一起的趋势。也就是说,按照这个认知,宇宙应该是在经历一段距离的膨胀之后,就开始减速膨胀了,然后最终转为收缩,最终缩到一个点天上。
这样的观念其实在学术圈中流行了很久,但在1998年,有两个科研小组分别独立对1a型超新星进行观测,得到了一个令整个科学家界震惊的事实,这个事实就是宇宙正在加速膨胀。而做出这个观测实验的科学家最终在2011年获得诺贝尔物理学奖。
我们也知道,根据牛顿定律,宇宙如果是在加速膨胀,这就说明有一个“力”在推着它膨胀。于是,科学家就把提供这个“力”的物质叫做暗能量。
随着后来更深入的研究,科学家发现,暗能量远比我们想象中要多,通过对于宇宙微波背景辐射的研究,科学家计算出了暗能量的比例,占到了宇宙物质总量的68.9%,所以它才是多数,而我们只是不到5%的已知物质,才是少数。
而且暗能量和真空有关,因此,也有人管它叫做真空能。大概在距今45年前,宇宙是如今宇宙大小的75%左右,宇宙开始加速膨胀。
也就是说,如果说宇宙加速膨胀和时间有关,那应该是古人感受到的时间比我们时间慢。那事实真的如此么?
我们现在知道恐龙的时代,也就是距今2亿年~6500万年前,当时一天是20个小时左右,也就会说,那时候得一天比我们现在的一天要快得多,之所以一天变长了,是因为月球的潮汐力拖慢了地球自转。
因此,宇宙加速膨胀和时间没有任何关系,宇宙加速膨胀只和暗能量有关。