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為什麼宇宙中的天體都在運動,而不是靜止的呢?

在宇宙中,任何天體都存在運動,沒有一個天體是完全靜止的。行星會繞著恆星公轉,恆星會繞著星系中心公轉,就連龐大的星系、星系群也會繞著某個點旋轉。那麼,為什麼宇宙中的天體都是運動,而不是靜止的呢?

簡單來說,宇宙中的天體如果不運動,它們的結局只有毀滅。可以說,那些想要「靜止」的天體都已經毀滅掉,剩下的就只有運動的天體。

在宇宙的一定尺度下,引力起到了主導作用。牛頓認為,萬物之間都存在引力作用。愛因斯坦認為,引力是物體彎曲時空之後產生的幾何效應,物體在時空中必然會沿著彎曲時空運動,所以就會表現出引力效應。不管怎樣,任何天體都會產生引力作用。

既然天體之間存在引力作用,那麼,它們之間的距離會在引力的作用下逐漸靠近,最終發生碰撞或者合併。但如果天體存在合適的環繞運動,引力作用就會被抵消掉,天體就能穩定地存在於空間中。

在行星環繞恆星運動過程中,引力恰好充當向心力,行星可以在軌運動。另一方面,在星系中,所有星雲、恆星、行星等天體會產生一個共同質量中心,它的所在位置正是星系的中心。星系中的所有天體都會以此為引力中心,繞著它不斷運動。

事實上,自從邁克爾遜和莫雷做了著名的光干涉實驗之後,人們就已經認識到宇宙中並沒有絕對空間,絕對靜止的參照系是不存在的。在相對論看來,運動是絕對的,而靜止是相對的。

那麼,天體運動的初始動力來自於哪裡?為什麼天體又能長期維持運動?

如果要追根溯源,宇宙中天體運動的初始動力來自於138億年前的宇宙大爆炸的純能量。宇宙誕生之後,物質(主要是氫和氦)開始形成,它們分散到空間中。經過漫長時間的冷卻之後,從氫和氦的氣體雲中,逐漸形成了星系、恆星、行星等一系列天體。

由於組成氣體雲的粒子在做無規則的熱運動,它們之間互相碰撞會在某一方向上多出一些角動量。當天體從這些星雲中形成時,它們會繼承原有的角動量,所以它們會保持運動。並且在幾乎真空的太空中,天體運動幾乎不會受到阻力影響,所以只要有一個初始公轉角動量,天體就能一直繞著某個引力中心持續公轉。

除了引力導致天體運動之外,神秘的暗能量也會導致天體運動。由於暗能量的作用,空間結構在持續加速膨脹,空間中的星系會被逐漸分離,星系之間在相互退行。

按照目前的估算,如果兩個星系目前的距離大於140億光年,那麼,由於空間膨脹效應,它們之間互相遠離的速度將會超過光速。不過,這裡的超光速不是星系本身的運動造成的,而是源自於它們之間的空間膨脹,所以這與相對論並不矛盾。

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