宇宙究竟有多大?
事實上,沒有人能準(zhǔn)確地回答這個問題,因為人類在宇宙中能看到的范圍是有限的,我們常說直徑930億光年,僅僅是可觀測宇宙的范圍而已,也就是以地球為中心,465億光年為半徑的球形區(qū)域。
天文學(xué)界已經(jīng)證明在這個范圍之外,宇宙空間還在以超光速的速度擴(kuò)張,只不過沒人能知道那里究竟是什么情況。
更悲催的是,哪怕是在直徑930億光年的可觀測宇宙之內(nèi),人類文明的視野也是極其有限的,因為宇宙學(xué)家通過測定星系紅移速度后,發(fā)現(xiàn)在目前的可觀測宇宙里,有97%的星系實際上處于失聯(lián)狀態(tài),它們發(fā)出的光由于宇宙超光速的原因,永遠(yuǎn)也不可能飛到地球被天文學(xué)家看見。
換言之就是說:人類被宇宙“孤立”了
從歷史上來看,人類文明的宇宙觀念經(jīng)歷了從地心說到日心說,從牛頓的絕對時空觀到愛因斯坦的相對時空觀,這兩次重大的轉(zhuǎn)變。
但不論是牛頓還是早期的愛因斯坦,他們都傾向于一個穩(wěn)恒態(tài)宇宙,也就是說宇宙本身是靜止不動的,只有宇宙之內(nèi)的星系和恒星們會在引力作用下不斷運(yùn)動,一直到20世紀(jì)初鏡片研磨技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致大型天文望遠(yuǎn)鏡誕生后,天文學(xué)家才有了對宇宙進(jìn)行深度觀測到能力,星系的秘密才開始被逐漸揭開。
1929年,美國天文學(xué)家埃德溫.哈勃對46個河外星系進(jìn)行了研究,其中24個被推算出了距離,由此得出了視向速度與距離之間呈正比,同年哈勃發(fā)表了著名的哈勃紅移定律,證實了宇宙是在不斷膨脹的,并且是全空間的均勻膨脹。
那么宇宙會永遠(yuǎn)膨脹下去嗎?
1997年,天文學(xué)家布萊恩.施密特為了發(fā)現(xiàn)紅移高于z=0.9的Ia型超新星,與尼古拉.桑奇夫創(chuàng)立了”高紅移超新星搜索小組”,哈佛大學(xué)天文學(xué)家羅伯特.基爾作為成員也在其中,在觀察超新星時,他驚奇的發(fā)現(xiàn):
宇宙非但沒有在自身重力下降低膨脹速度,反而在以一種看不見的,無人能解釋的神秘力量推動下加快膨脹。
人們猜測,有一種看不見的物質(zhì)在控制著宇宙,它不同于我們已發(fā)現(xiàn)的一切屬性及其存在機(jī)制,因此科學(xué)家把這種物質(zhì)稱為暗物質(zhì),把它所釋放的能量稱為暗能量。
彼時愛因斯坦第一代宇宙方程中的宇宙常數(shù)已經(jīng)早早被人遺忘,但進(jìn)一步的宇宙學(xué)觀測指出,暗能量的狀態(tài)方程類似于愛因斯坦的宇宙常數(shù),并且認(rèn)為暗能量已經(jīng)至少存在了90億年。
后來歐航局普朗克衛(wèi)星的數(shù)據(jù)表明
我們宇宙中暗能量占比68.3%,暗物質(zhì)占比26.8%,而我們能看見的普通物質(zhì)只占了4.9%,所以正是暗能量讓宇宙繼續(xù)加速膨脹,讓宇宙中的所有星系都在加速遠(yuǎn)離地球,導(dǎo)致人類在宇宙中越來越被孤立。
考慮到真正的宇宙遠(yuǎn)大于可觀測宇宙,導(dǎo)致了一些宇宙大爆炸之初的光線還沒到達(dá)地球,所以天文學(xué)家目前對宇宙的認(rèn)知還是很膚淺的。
但宇宙的邊緣區(qū)域正在以超光速膨脹,假如暗能量不會被消耗,宇宙膨脹的速度只會越來越快,這就意味著未來視界以外的時間點(diǎn)永遠(yuǎn)無法被觀察到,因為它們的光線在超光速膨脹的空間下永遠(yuǎn)不能到達(dá)地球。
假如人類以地球為中心,向四周以光速發(fā)射信號,最終信號只能到達(dá)可觀測宇宙3%的星系,其余的就永遠(yuǎn)消逝在了不斷膨脹的宇宙空間中。
這聽起來的確有點(diǎn)悲觀,人類就像一個不斷發(fā)出呼喊的孩子,但卻幾乎沒有人能夠聽到我們的呼喊聲,不過上面我們也提到,科學(xué)理論會隨著不斷深入了解的事實而更新?lián)Q代,也許有一天,科學(xué)家會發(fā)現(xiàn)我們現(xiàn)有的理論也是完全錯誤的。