太空中的萬物爲何總是永不停歇地運動?
在我們的宇宙中,沒有任何東西是靜止的:地球繞着太陽轉,太陽繞着星系轉,甚至星系也在不斷移動。那麼,爲什麼太空中的一切都在運動呢?
這一切都取決於宇宙及其內部物體的形成方式,天體物理學家、拉斯坎佈雷斯天文臺的教育主任愛德華·戈麥斯(Edward Gomez)向《生活科學》表示。科學家認爲,宇宙始於大爆炸,這是從一個無限密集的單點超快速膨脹而來,最終促成了我們如今所看到的一切的形成。
“從宇宙的一開始,它就開始向外膨脹,因爲大爆炸的力量致使一切都相互分離移動,”戈麥斯說。
“這在某種程度上像是開端留下的印記,”巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所哈勃太空望遠鏡的天體物理學家和推廣項目科學家卡羅爾·克里斯蒂安(Carol Christian)說道。“開端即爲運動,因此從一開始運動就被融入了宇宙之中。”
所以,太空中萬物都在運動的一個原因是 宇宙 在膨脹。但這種膨脹只在非常大的尺度上產生影響。戈麥斯說:“我們只有在相距非常遙遠的物體上才能真正看到這種情況”“而是物體之間的空間在變大。”
不過,在較小的尺度上,旋轉是太空中物體的主導運動方式。克里斯蒂安告訴《生活科學》:“這種旋轉現象在宇宙中也很普遍。”“沒有什麼是不旋轉的。”
這是因爲角動量的緣故:當太空中的兩個物體靠近時,它們之間的相互引力把它們拉向對方,如果它們不碰撞或朝不同方向飛去,它們往往會相互環繞運行。這種現象對一切都有影響,從最小的礦物顆粒到最大的星系。
“太陽系的形成就如同製作披薩……如果你在製作意大利披薩,你將披薩麪糰拋起來,當你旋轉它時,它會攤平成一個圓盤,”戈麥斯說。“而這從根本上說就是我們太陽系的形成方式:這種叫做角動量的東西,那種旋轉效應把物體拉伸成一個圓盤。”
這就是太陽系中的行星圍繞太陽運轉的原因所在:太陽系最初是一團旋轉着的氣體和塵埃,最終凝聚成了一顆恆星和行星。在這個過程中,角動量保證其從未停止轉動。
但星系的旋轉效果跟僅從我們所能看到的物質所預期的情形不一樣。
“它旋轉起來,彷彿像個披薩餅底,彷彿它是固體的,而不是由單個的組成部分,即恆星構成,”戈麥斯說。“應該是(恆星)越往外走就應該比中心的走得慢。但實際上,你看不到這一點……這是宇宙存在一些瘋狂事物的最初跡象之一,只是你看不到,我們現在稱之爲暗物質。”
暗物質不與光相互作用,所以我們用望遠鏡看不到它。然而,它確實有質量,並通過引力效應與其他有質量的物體相互作用。暗物質同樣具有角動量。這是太空中一切都在運動的另一個原因。
最後,運動是宇宙中的一個基本要素。戈麥斯說:“它表明宇宙是有生機的——不是指有意識,而是您知道,各種事情正在發生——化學反應、物理反應正在發生,而這需要能量。”“並且能量的最基本形式爲運動。”