相离开得越快。类似地,在弗利德曼模型中,任何两个星系互相离开
速度和它们之间
距离成正比。所以它预言,星系
红移应与离开
们
距离成正比,这正是哈勃所发现
。尽管他
模型
成功以及预言
哈勃
观测,但是直到1935年,为
响应哈勃
宇宙
均匀膨胀
发现,美国物理学家哈瓦·罗伯逊和英国数学家阿瑟·瓦尔克提出
类似
模型后,弗利德曼
工作在西方才被普遍知道。
虽然弗利德曼只找到个模型,其实满足他
两个基本假设
共有三种模型。在第
种模型(即弗利德曼找到
)中,宇宙膨胀得足够慢,以至于在不同星系之间
引力使膨胀变慢下来,并最终使之停止。然后星系开始相互靠近,宇宙开始收缩。图3.2表示随时间增加两个邻近
星系
距离
变化。刚开始时距离为零,接着它增长到最大值,然后又减小到零;在第二类解中,宇宙膨胀得如此之快,以至于引力虽然能使之缓慢
些,却永远不能使之停止。图3.3表示此模型中
邻近星系
距离随时间
变化。刚开始时距离为零,最后星系以稳恒
速度相互离开;最后,还有第三类解,宇宙
膨胀快到足以刚好避免坍缩。正如图3.4所示,星系
距离从零开始,然后永远增大。然而,虽然星系分开
速度永远不会变为零,这速度却越变越小。
图3.2
图3.3
图3.4
第类弗利德曼模型
奇异特点是,宇宙在空间上不是无限
,并且是没有边界
。引力是如此之强,以至于空间被折弯而又绕回到自身,使之相当像地球
表面。如果
个人在地球
表面上沿着
定
方向不停地旅行,他将永远不会遇到
个不可超越
障碍或从边缘掉下去,而是最终走到他出发
那
点。第
类弗利德曼模型中
空间正与此非常相像,只不过地球表面是二维
,而它是三维
罢
。第四维时间
范围也是有限
,然而它像
根有两个端点或边界即开端和终端
线。以后
们会看到,当人们将广义相对论和量子力学
测不准原理结合在
起时,就可能使空间和时间都成为有限
、但却没有任何边缘或边界。
个人绕宇宙
周最终可回到出发点
思想是科学幻想
好题材,但实际上它并没有多大意义。因为可以指出,
个人还没来得及绕回
圈,宇宙已经坍缩到
零尺度。你必须旅行得比光波还快,才能在宇宙终结之前绕回到你
出发点——而这是不允许
!
在第类弗利德曼模型中,宇宙膨胀后又坍缩,空
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