引力,宇宙的力

通常认为,在天文距离上唯一起作用的力是万有引力。对一个物体,无论是恒星、行星、一个人还是一片云,引力的强度取决于它里面包含多少物质。注意质量和重量是不同的。质量表示存在多少物质,而重量表示由于重力产生的力的大小。所以一个在地球轨道上的宇航员处于失重状态,但并没有失去质量。可以把引力定义为:使质量产生重量的力。例如,月亮是太阳大家庭中较小的一个成员,其引力小到无法保持住大气。地球质量比月球大得多,把物体吸引住的能力也强得多,所以幸运的是它保持了我们呼吸所需的大气层。类似地,早期宇宙中物质密集的区域比稀疏的区域有更大的引力,可以把周围的物质吸引过来,而这又进一步增强了它的引力。所以这一过程一直在加速,就像常说的那样:富者愈富,贫者愈贫。

在这些比较致密的区域中也存在局部的密度差异,所以有同类的过程发生。质量越大,引力越强,从周围吸引的物质聚集得越多。使用计算机能够重构当时的情景,从而建立一个比较好的模型来反映早期宇宙是如何演化成现在宇宙的大尺度结构的。

不论这种结构在哪里形成,都必须考虑两种对立的因素:从大爆炸开始的空间的膨胀和引力作用下的局部物质的收缩。一旦天体在形成过程中积累了足够的质量,它就能抵御总体的膨胀而收缩到一起。

一个星系团的始祖最开始时是很小的,其体积随着宇宙的膨胀而增加,并持续地从周围把物质吸纳过来。随着可以积累的物质的耗尽,它增长得越来越慢,直至停止扩张,这个原始的星系群达到了它最大的范围,并有能力凝聚到它最终的大小。引力随距离的增大而变弱,所以在宇宙演化的这个阶段,收缩仅可能发生在很小的尺度上。这样,还仅仅是气体团的原始星系开始形成。


《大爆炸:宇宙通史》





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