地球绕太阳转,太阳绕银河系转,那宇宙也是旋转的吗?

如题所述

第1个回答  2020-09-07

在科学技术不发达的古代,人们只能用眼睛来观测宇宙万物。在地球上,我们看到的是太阳、月亮和其它星辰东升西落,于是当时的人们就认为地球是宇宙的中心,所有天体都围绕着地球旋转。

文艺复兴时期,哥白尼通过对观测数据的分析,提出了“日心说”。但是当时他害怕遭到迫害,而不敢发表他的成果。日心说把太阳放在了宇宙的中心,地球和其它行星围绕着太阳运行,就只有月亮围绕着地球运行。之所以在地球上看到太阳东升西落,是因为地球自西向东在自转。


日心说在当时是一个革命性的发现,不过现在看来,日心说也是错误的。太阳并不在宇宙的中心,整个太阳系围绕着银河系的中心旋转。最后,整个银河系也在自转。宇宙中几乎所有事物都在旋转,那么宇宙本身会旋转吗?


角动量

当我们想要研究旋转的时候,就不得不提一个物理量:角动量。角动量是转动惯量和转动角速度的相乘,而转动惯量是质量和距离平方的相乘。在不受外力矩的情况下,系统的角动量是守恒的。

由上述定义我们可以得知,对于单个物体的旋转来说,质量相互靠近,旋转速度就会变快,以保证角动量的守恒。最常用的例子就是花式滑冰,当运动员绕着某一点旋转的时候,她把手脚向身体靠拢,旋转的速度就会加快。


如果整个系统中有多个物体,一个物体角动量的减少必然会导致另一些物体角动量的增加。例如在地月系统中,由于月球对地球的潮汐作用,导致海洋的自转滞后于固体地球,由此带来的摩擦导致地球自转速度减慢、角动量减小。为了保证系统的角动量守恒,根据定义,月球必须得远离地球。在实际的观测中,科学家测得月球离去的速度为每年4厘米。

宇宙在旋转?

那么宇宙是否是旋转的?在以前,科学家认为宇宙是没有旋转的。他们通常认为宇宙应该是同质的和各向同性的,宇宙的总体角动量应该为零。这也就意味着平均而言,星系的分布是随机的,且在我们可见的区域内,应该有一半的星系沿着逆时针旋转,另一半的星系沿着顺时针旋转。

但是,在2011年的一项研究中,科学家发现星系的旋转是不均匀的。他们测量了一万五千个星系的自转,发现了他们的角动量之和似乎不等于零。但是,由于偏差较小,且样本量较小,这些证据还不足以说明什么问题。


但是,本周发表在美国天文学会会议上的一篇论文显示出了更大的自转偏差。该项研究通过对20万星系的质量及其自转数据的进行研究,发现了旋转偏差越来越大,也就是说这些星系的角动量之和离零越来越远。并且,他们还发现随着红移的增加,这种偏差越来越大。

科学家表示,这支持了宇宙具有旋转轴的想法。当宇宙处于大爆炸之前的奇点的时候,它的角动量为零。而通过观测得到星系的角动量之和不为零,为了保证系统角动量守恒,只能是宇宙拥有角动量,也就是说宇宙在绕某个轴旋转。而且通过红移的数据也告诉我们,宇宙的旋转轴可能不止一个,它应该有许多个才对,且这些旋转轴与宇宙微波背景图的冷点相对齐。

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