78年诺贝尔奖(狄克和皮帕尔斯看来有点难过,更别提伽莫夫!)
现在初看起来,关于宇宙在任何方向看起来都样所有证据似乎暗示,们在宇宙位置有点特殊。特别是,如果们看到所有其他星系都远离们而去,那似乎们必须在宇宙中心。然而,还存在另外解释:从任何其他星系上看宇宙,在任何方向上也都样。们知道,这正是弗利德曼第二个假设。们没有任何科学证据去相信或反驳这个假设。们之所以相信它只是基于谦虚:因为如果宇宙只是在们这儿看起来各向同性,而在宇宙其他地方并非如此,则是非常奇异!在弗利德曼模型中,所有星系都直接相互离开。这种情形很像个画上好多斑点气球被逐渐吹胀。当气球膨胀时,任何两个斑点之间距离加大,但是没有个斑点可认为是膨胀中心。并且斑点相离得越远,则它们互相离开得越快。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
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