讓我們先談談氣球，因為它為擴展的宇宙提供了一個很好的模型。

的確，如果繪製一個大圓圈，當氣球吹入氣球時它會迅速膨脹。實際上，圓上彼此相距 $ D $ span>的兩個點相對於彼此移動的視在速度將是 $ v = H_0 D $ span>其中， $ H_0 $ span>是氣球自身膨脹的速度。這種簡單的關係稱為哈勃定律，而 $ H_0 $ span>是著名的哈勃常數。這個故事的寓意是，膨脹效應取決於物體之間的距離，並且實際上僅在最大時空上才可見。

不過，這只是整體情況的一部分，因為即使在較小的距離上，物體應擴展（稍慢一些）。現在讓我們考慮星系。根據維基百科， $ H_0 \ approx 70 \，{\ rm km \ cdot s ^ {-1} \ cdot {Mpc} ^ {-1}} $ span>這樣對於直徑為 $ D \ approx 30 \的銀河系，{\ rm kPc} $ span>可以得到 $ v \ approx 2 \，{\ rm km \ cdot s ^ {-1}} $ span>。您會看到影響並不十分嚴重，但是給定的時間，我們的銀河系應該會增長。

要理解為什麼，我們必須記住，空間膨脹並不是宇宙中發生的唯一重要事情。還有其他作用力，例如電磁力。但最重要的是，我們已經忘記了將大型質量物體保持在一起的良好的舊牛頓引力。

您會看到，在導出時空擴展方程時，由於在宏觀尺度上所有這些都可以忽略不計，因此不考慮上述任何內容。人們假設宇宙是一種均質的流體，其中微觀的流體粒子就是銀河系的大小（人們習慣於將銀河系視為微觀的）。因此，該模型沒有告訴我們有關星系穩定性的任何信息就不足為奇了。更不用說行星，房屋或桌子了。反之，當研究物體的穩定性時，除非您達到了星系的規模，甚至沒有那麼大的影響，否則您實際上並不需要考慮時空擴展。

如果將問題解釋為為什麼原子和其他受約束系統不膨脹，那麼答案是，空間的一般膨脹無法抵抗將原子結合在一起的電磁力或任何其他將受約束系統約束的力的連續作用一起。

但是，宇宙的加速膨脹可以在電子和原子核之間施加小的“恆定”負力，並使原子比不加速膨脹的宇宙大得多。但是在當前關於暗能量的最佳理論中，它是恆定的真空能量，這種效應將是恆定的，原子已經膨脹得比以往任何時候都大。

有一種理論推測宇宙加速膨脹的加速作用，這種作用隨著時間而增加，最終使宇宙以指數形式終止於大裂口，原子和最終核將被撕裂。

在另一個網站上，我回答了一個問題，關於我們是否可以從膨脹的宇宙中提取能量，這是我寫的答案，我認為這將有助於理解該問題：

宇宙正以74 km / sec / Mpc的速度擴展（Mpc是一個兆秒差距，為326萬光年）。因此，讓我們拿起兩個重物，將它們放置在遠離任何星系團或其他影響的地方，並將它們隔開一秒差距（3.26光年）。然後它們將以7.4厘米/秒的速度有效地分開。現在，假設您的物體之間的單分子細絲繩將力施加到物體上，從而使物體減速。然後，在它們減速期間，您可以從對像中提取工作。每秒的功來自繩索在物體移開時以7.4厘米/秒的速度施加的力。但是，一旦力使它們的相對速度降低到0，您就不會 能夠從物體中獲取更多的能量，因為它們不再移動。繩索上仍然會有一個恆定的力，但是您需要在一段距離上施加力才能開始工作。

現在，這一切都來自空間的“大爆炸”。一旦繩索的力使它們的相對速度為零，這兩個對象就像一個重力約束系統，它將停止“膨脹”。但是，除了空間的“標準”擴展之外，我們現在知道還有暗能量正在導致宇宙加速擴展。這意味著兩個物體不僅以恆定的7.4 cm / sec的速度“運動”，而且速度實際上隨著時間增加。因此，如果設置繩索以使其施加在物體上的力導致的減速比該宇宙加速度略小，則可以連續無窮地提取功。不幸的是，在這種特殊情況下，我無法將暗能量測量值轉換為加速度單位，只有一秒差距。我懷疑這是一個很小的數字，但目前的估計是肯定的。請注意，如果繩索施加的力更大，導致減速度大於宇宙加速度，則物體最終將停止移動，並且您可以提取的功將再次下降為零。

請注意，從正常角度宇宙的膨脹只能提取有限量的能量，但是通過加速膨脹，您可以永遠每秒提取少量但為正的能量。但是，您的繩索需要隨著時間越來越長（在此示例中，速度為7.4 cm / sec），因此，正如他們所說的TANSTAFL（沒有免費的午餐之類的東西）。繩索需要變長，因為必須將很小的力施加到連續移動的物體上才能完成工作。由於它 將需要持續的能量來製作不斷延長的繩索，因此您無法從距離較遠的物體開始贏得這場戰鬥，因為那時繩索的伸長速度甚至比本例中的7.4 cm / sec還要快。您可以通過使物體更重來提高每秒提取的能量，但是隨後繩索上的力會增加，因此您需要製作更粗的繩索。

最重要的是，我認為這種自由能即使理論上可行，該項目也是不切實際的。需要解決的問題是連續加長繩的能源成本。

這是針對我撰寫此文章時關閉的一個問題而寫的。問題是CC如何影響原子物理學，由Ashton提出。

暗能量每1-10立方米具有質子的質能當量。那是相當分散的能量。原子的尺度為$ 10 ^ {-8} $ cm長，或體積約為$ 10 ^ {-30} m ^ 3 $。因此，質子的質量能暗能量中有大約一部分作用在一個原子上，或者擾亂了它的原子能級。大約是$ 10 ^ {-21} $ Gev或$ 10 ^ {-12} $ ev。那很小。

現在您的問題並非完全沒有道理。一些非常敏感的原子測量將原子能級分裂控制在$ 10 ^ {-6} $ ev之內。我不會肯定地說，但是這些原子量子光學的人在板凳上可以很聰明。用光子和電子的壓縮態，糾纏的壓縮態等並不是完全不可想像的，以便可以對其進行測量。如果由於能級分裂而產生EM響應，則該波將在亞赫茲範圍內。 \λr ^ 2/3 $。進行一些能級和能級的交叉分析，其餘的分析可能並不是不合理的事情。

快速有趣的類比：

如果我們將空間的擴展視為片材的拉伸，那麼物質的粒子就會彼此遠離。正如之前幾次解釋過的那樣。

將其擴展到3D，我們基本上是以非常慢的速度拉伸對象。準確地說，為1.62038964×10 ^ -17 m / s /米。因此，典型的人以每秒3x10 ^ -17米的速度伸展。我找不到關於人體理想彈簧常數的任何好方法，但您可能會被拉長10個數量級，即10 ^ -15米。

（由於電磁力

因此，隨著哈勃膨脹，您的身高提高了0.0000000000001％。恭喜！

讓我們回到膨脹氣球上，這是一個很好的類比，即使它沒有尺寸。假設氣球表面上有一隻螞蟻。隨著時間的流逝，它會意識到它的六個腿正在進一步分開。當開始感到不舒服時，它將使他們進入調整狀態。如果有兩隻螞蟻在一起交談，它們會分開移動，因此它們會彼此移回去。類似地，原子中的電子和固體中的原子將擴展開，但一起移動。

我對當前理論的理解是，由於暗能量的排斥，星係正在以彼此之間加速的速度移動，從而形成了一個膨脹的宇宙。

但是，在星系中，暗物質使星系保持不變。星系本身在一起-如此之大，以至於星系的外緣以與內緣相同的速度旋轉-意味著必須有大量的物質將星系本身粘合在一起。

關於諸如太陽系和星系之類的事物的大小，您問題的答案包含在廣義相對論中一個簡單的觀測結果中，稱為 Birkoff定理，我將在下面解釋。主要結果是，首先近似，太陽系和星係等不參與宇宙學擴展。星系彼此之間的距離越來越遠，而每個星系的大小大致保持不變。而且，其原因及其實現的原因是，圍繞孤立物體（例如恆星）的本地時空是靜態的，即沒有膨脹，因此沒有理由在該時空中放置物理物體（例如行星）地球，桌子，椅子，原子等應該完全傾斜。在橡膠氣球類比中，情況是氣球的橡膠在任何給定的恆星附近根本沒有拉伸，但是在這些小塊之間，橡膠正在拉伸。

為上面的基本數學作圖並不難，本答案的其餘部分將簡要介紹這些數學。

我們考慮一個簡單的案例來獲得主要思想。最簡單的情況是物質的球形對稱分佈周圍的真空。這提供了Schwarzschild解決方案。這個 Schwarzschild指標是時空行為方式的公式；反過來，它告訴我們行星和類似事物的可能軌道。重要的是，該解是唯一的，這意味著球對稱性足以將時空度量的解固定為足以使剩下的唯一參數是中心體的質量。這個重要的觀察結果稱為 Birkoff定理。它有一些簡單的後果。一個結果是，如果中心的物體在保持其球形的同時在純粹的徑向方向上振盪，則在物體外部的時空根本不會發生變化（沒有引力波）。另一個結果是，如果球對稱真空區域本身是較大的球對稱流體中的孔，則該區域中的時空仍然不變。 即使周圍的流體向外膨脹，這仍然是正確的。 這是對我們至關重要的觀察。

現在考慮太陽系。當地時空及其曲率主要受太陽的影響。最大規模的宇宙就像一個連續的流體，在各個方向上都一樣密集。隨著流體的膨脹，圍繞太陽的時空保持不變，因此，行星以相同的半徑沿相同的軌道運行，此外，每個行星都處於靜態時空，該時空不在本地擴展。

當然球對稱性不是完美的，但是這個論點提供了關於重力約束系統的主要故事，該系統的尺度一直到那些不再能近似為來自中心真空的局部重力的主要貢獻的系統為止。周圍。它也忽略了宇宙常數。

空間的擴張並不是一個不可阻擋的事實，沒有任何東西可以抗拒或反對，它更像是最大規模的引力和初始條件的最終結果。在任何給定的本地區域，幾乎任何力量都可以阻止本地擴張。

要接受空間在擴大，您必須承認由原子構成的標尺是不變的，即它的長度始終相同，並且沒有人對此提供令人信服的論據。空間膨脹依賴於這樣的信念：如果原子以相同的速度膨脹，我們將無法測量任何膨脹;相反，如果原子正在通過時間收縮，我們可以在沒有任何膨脹的情況下測量空間膨脹實際上發生在空間上。我不知道為什麼空間在擴大，除非我們對其進行測量。物質可能正在收縮，因為自物質誕生以來，引力電場的能量不斷擴大，並由粒子提供，很顯然，我們無法在實驗室中測量這一事實。經過同行評審，是“宇宙的自相似模型揭示了暗能量的本質”，不需要任何暗能量，通貨膨脹等。

結論：問題``為什麼空間膨脹不膨脹物質？''：如果物質以相同的速度膨脹，則沒人可以測量任何變化。測量的行為是獲得兩個量與分子或分母之間的比率（標準）可以更改以獲得特定的測量值。但是，該標準基於“原子”屬性（在第一個鏈接中以及在最近的自然單位的物理基礎和真正的基本常數中），我們假定不變量。

兩個鏈接都提供了有關單位的內部信息，但是第一個鏈接更有趣，因為它提供了有關測量行為的原理的見解。

編輯添加：通常，人們認為空間擴展對太陽系的規模沒有影響，但是最近有報導（即測得）太陽-地球距離的增加遠遠超過了預期：
對化石珊瑚生長模式的實驗測量：古代地球與太陽的距離的長期變化作者：張偉佳，2010年（在付費牆後面）

實驗結果表明， GA Krasinsky，2004年（付費專欄後面）通過對主要行星運動的分析及其解釋，平均天文學單位的長期增加，平均膨脹係數為$ 0.57H_0 $

）

測量的$ \ fraq {dAU，dt} = 15 \ pm 4 m / cy ..目前，對於檢測到的AU的長期升高尚無令人滿意的解釋

-Weijia pdf的同行評述，“從天文觀測和地質節律中對生代和後生代中永遠恆定的地球軌道的建議進行的測試”（在 http://www.paper.edu.cn）

作者回顧了自1963年以來月球系統研究和古生物學的所有進展，發現了三個矛盾不同方法之間：...這意味著古代地球離太陽更近。 ..美國宇航局（NASA）記錄，地球的旋轉週期正在增加。通過JPL記錄，地球的半長軸正在增加。

在第13頁中，我們找到了一個表，其中包含1900年以後恆星年長度（增加）的測量值。

在等式中可以看出，在提出的模型中推論出增加的距離。 35），阿爾弗雷多·奧利維拉（Alfredo Oliveira）在2002年的初稿（arxiv）的第10頁
相對論的物質/空間時間變化既適合局部數據又適合宇宙數據

對於“為什麼空間擴展不擴展物質？”這個問題，答案是因為“空間擴展是物質消逝的結果”，即物質正在收縮。

作為練習：假設您坐在一個房間的中央，然後開始看到牆壁正在移開。當夢到夢境，或者如果被摻雜而產生幻覺，你會如何形容呢？ ：
就像仙境中的愛麗絲（Alice）那樣自然地在縮水，或者房子變得越來越大？

我是一位非物理學家，他使用的不是數學的認知推理，所以我喜歡非物理學家的答案，因為它們更有意義。

您有兩艘船，一艘離岸20英尺，一艘離岸100英尺。離海岸最近的船正被大浪拖入海岸。由於洋流的影響，100英尺外的船正被拉離岸邊。

將海洋視為太空，將船隻視為銀河系。由於兩者是自由浮動的，因此隨著時間的流逝，它們之間的距離將進一步擴大。

現在，用繩索將兩條船綁在一起。認為繩索是重力。

現在，除非洋流和海浪變得足夠強大以至於無法將繩索拉斷，否則它們將永遠不會散開。

由於空間不僅在擴展，而且還在以不斷加快的速度擴展；最終，在數万億年中，它將以比弱，強大，電磁和引力抵消的速度還要快，它們實際上會飛散。

好吧，根據對這個問題的回答：如果存在萬有引力源（點質量），在宇宙的哪個點$ R _ {\ mu \ nu} = 0 $，宇宙膨脹實際上是指物質膨脹：

”“因此，愛因斯坦在真空中的方程式的確切含義是：$ G _ {\ mu \ nu} = 8 \ pi T _ {\ mu \ nu} = 0 $ in一個沒有質量能量的區域。這遠不是說沒有重力，就像說帶電球的外部沒有電場是愚蠢的。”

所以如果這愛因斯坦方程確實是這樣的：

$$ R _ {\ mu \ nu}-\ frac {1} {2} g _ {\ mu \ nu} R + g _ {\ mu \ nu} \ Lambda = \ frac {8 \ pi G} {c ^ 4} T _ {\ mu \ nu} $$

（如果不為null）僅限於相關（因為$ T _ {\ mu \ nu} = 0 $，則等式的左側也消失了，並且由於它包含宇宙常數$ \ Lambda $，因此邏輯上的結論是物質必須在擴展。

總結：真空愛因斯坦方程式要求（1）宇宙不存在r考慮必須總是無所事事，或者（2）物質正在膨脹（或（3）愛因斯坦方程是錯誤的）。由於（1）被認為是不正確的，並且（3）未被主流物理學所主張，所以我們只剩下（2）-即物質正在膨脹。

P.S。您也可以用不同的方式來表述-重力（$ T _ {\\ mu \ nu} \ neq0 $）是物質內部宇宙膨脹的來源。

編輯：顯然，$ \ Lambda $是不只是可以克服（因此不明顯）的力量。在等式的一側顯示了實際的曲率。

EDIT2：正如我在其他地方寫的，（可能）擴展將保持相對值（各種“ 常數，普朗克常數，電子質量，光速，基本電荷和自由空間的介電常數” ） 完整。就像SR中的時間擴張和長度收縮一樣-對於移動幀，沒有任何變化，並且本地觀察者不會注意到。區別在於外部觀察者也不會注意到，因為這種變化將在所有地方同時發生，並且加速度相等。

該問題的答案僅是通過理解而不是證明。如果宇宙在擴展，那麼我說是，那事也在擴展。對此的解釋是，所有事項都是在擴大的手段，甚至衡量事項的規模也在擴大。 考慮一個小例子：一個矩形的木塊正在膨脹，測量該塊的初始尺寸，假設僅膨脹該木塊後它們的尺寸為x，y，z，再次測量，則為x + a，y + b，z + c。但是，如果比例尺也以與木塊相同的速率擴展，然後在任何時候得到它的尺寸（僅x，y，z而不是x + a，y + b，z + c）時進行測量該怎麼辦。回到現實，同樣的事情正在宇宙發生。也就是說，宇宙正在隨之擴展。唯一的事情是我們無法注意到這些小事情。我們可以注意到較大的事物，例如星系，行星，恆星等。

廣義相對論中沒有“擴展空間”的概念

該站點上的許多答案都表明，宇宙膨脹和宇宙膨脹之間存在根本的區別，宇宙膨脹是由於物體之間的空間擴展，而普通膨脹是由於相對運動> of 個對象。

在這些答案中，您永遠找不到的任何數學準則都可以用來區分這兩種情況之間的差異，例如，張量字段在空間擴展時為非零，而在物體僅遠離時則為零。彼此。這是因為GR中無法定義此類內容。在某種程度上似乎有所不同，這是選擇坐標的產物。

結果是，宇宙的大規模膨脹對局部物理學的影響無非是遠處物體遠離你而產生的引力作用。這只能包括沿某個特定方向的整體加速度和潮汐力，當物質距離較遠且分佈均勻時，這兩者的平均值幾乎為零。事實證明，它不能包含一個可在所有方向上擴展或壓縮對象的組件；那隻能來自當地問題。 （在牛頓引力中也是如此，這是高斯定律的結果。）

膨脹氣球是許多人認為GR關於宇宙學說的極好的模型。這是GR關於宇宙學的真實說法的錯誤模型。

暗能量確實具有局部拉伸效果，但不會使物體連續膨脹

根據當前流行的宇宙學模型，暗能量確實在所有尺度上都向物體施加了對稱的向外力。這不是因為宇宙學膨脹有自頂向下的作用，而僅僅是因為它在所有尺度上都存在。與普通物質不同，它不會結塊-它均勻分佈在各處，甚至在原子和質子內部。

因此，暗能量會產生膨脹力作用在您身上。但是，除非有足夠的強度將其分解或壓縮成黑洞，否則固體在膨脹/壓縮力的作用下不會持續增長或收縮。例如，空氣立即向各個方向施壓。這確實使您比處於真空狀態時要小一些，但不會使您隨著時間的推移而收縮。同樣，如果人們試圖朝相反的方向拉動您的手臂，它的確會使您略寬一些，但並不能使您連續地伸展。擴張直到內部彈性的恢復力平衡施加在手臂上的力，然後停止擴張。

自我引力（身體各個部位對其他部位的引力）是作用在您身上的另一種壓力。儘管它很小，但是如果我計算正確的話，它大約是來自暗能量的膨脹力的 $ 10 ^ {27} $ span>倍。因此，即使僅考慮重力作用，也沒有 net 膨脹力。從理論上講，它是存在的。

簡答：目前，宇宙中沒有足夠的暗能量來影響粒子之間的距離。但是，並非總是如此。

2003年，達特茅斯學院的羅伯特·考德威爾（Robert Caldwell）和他的團隊就大裂口理論發表了一篇有趣的論文。

以幻象能量為主的宇宙是一個加速發展的宇宙，它以不斷增加的速度膨脹。但是，這意味著可觀測宇宙的大小在不斷縮小。到可觀察的宇宙邊緣的距離，該邊緣以光的速度從任何一點移開。當可觀察宇宙的大小變得小於任何特定結構時，該結構的最遠端部分之間就不會發生任何基本力的相互作用。當這些相互作用變得不可能時，該結構將被“撕開”。該模型暗示，在有限的時間之後，將出現最終的奇點，稱為“大裂口”，其中所有距離都發散到無限值。

$$ t_ {rip} -t_0 \ approx {2 \ over3 | 1 + w | H_0 \ sqrt {1- \ Omega_m}} $$ span> panpan> >

在他們的論文中，作者考慮了一個假設示例，其中 $ w $ span> = −1.5， $ H_0 $ span>（哈勃常數）= 70 km / s / Mpc，而 $ \ Omega_m $ span>（宇宙中的物質密度）= 0.3

使用這些數字進行計算，他們估計從現在開始的21.94B年，重力將停止將星系保持在一起。

59.1年後，太陽係將不再因重力而束縛在一起。

然後在大裂變之前的幾天或幾小時，行星和物質將分解，最後在大裂變中，亞原子粒子將被撕裂。

關於w的值有爭論。證據表明，w在我們的宇宙中非常接近-1，這使w成為方程式中的主導項。 w越接近-1，分母越接近零，並且未來的大浪潮越遠。如果w正好等於-1，則無論 $ H_0 $ span>或 $ \ Omega_m $ span>。

根據現有的最新宇宙學數據，不確定性仍然太大，無法區分w < -1，w = -1和w> -1這三種情況。 （“ WMAP九年任務結果”。wmap.gsfc.nasa.gov。）&（西南部艾倫；特拉華州拉佩蒂； RW密歇根州； H.Ebeling； RG莫里斯；法比安AC（2008年）。“改進最大的鬆弛星系團的錢德拉X射線觀測對暗能量的約束”。皇家天文學會月刊。）

如果論文證明是正確的，那麼宇宙將僅再維持22B年左右……我們將不得不拭目以待。