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我們人類到底能飛多遠?是縱橫宇宙還是困死銀河系?

在這個宇宙里有我們無法跨越的邊界嗎?在那裡,無論我們怎樣努力,我們都將永遠不會到達?事實上,存在這樣的限制,即使有科幻小說里的技術,我們還是被困在宇宙的「口袋裡」。為什麼是這樣?並且,我們到底可以走多遠?

我們生活在銀河系的一個安靜的旋臂里,一個平均大小的螺旋星系,約10萬光年寬。這裡有千億顆恆星,氣體雲,黑洞,暗物質,中子星和行星。在星系中心,有一個超大質量的黑洞。從遠處看,我們的星系看起來非常稠密,但在現實中,它大多數由一無所有的空間組成。憑藉我們目前的技術,將人類送到最近的恆星,將需要數萬年。所以,我們的銀河系是相當龐大的,至少對人類來說如此。雖然銀河系並不孤單,銀河系跟著仙女座星系和五十多個矮星系組成了所謂「本地組「的一部分,一個有一千多萬光年直徑的空間。它是在數百星系組中的一個在」拉尼亞凱亞」超星系團。有百萬個和它類似的超星系團構成了我們目前可觀測到的宇宙。

如果我們有一個美好的未來,人類變成了第三類文明,不會被外星人侵略者一掃而光,並開發了基於我們目前的物理學的理解的星際旅行。在這種最好的情況下,我們到底能走多遠?其實,只有本地組裡,這是人類能夠參與的最大結構。雖然它的確很大,但本地組只佔0.00000000001%的可觀測宇宙。讓我們來思考一下這個數字,我們被限制在可觀測宇宙的一千億分之一的空間里。對我們來說,發現有一個實際的邊界在限制我們,並且永遠去不了別的地方,就像被圈養的豬一樣,是一種非常可怕的感受。

我們為什麼不能走的更遠?這一切都跟宇宙中的虛空有關。宇宙的虛空並不是真正的空著的,它本身擁有能量,叫做所謂的「量子波動」,從小範圍來看,虛空里有不斷的運動,粒子和反粒子誕生和毀滅自己。你可以想像這個量子真空作為池塘里的泡泡,有更密和密度較小的區域。

如果讓我們回到138億年前,當宇宙是由虛空組成的。在所謂的「大爆炸」以後,因為一個叫做「宇宙膨脹」的現象,可觀測宇宙僅僅在幾分之一秒里從一個極小的點擴大到萬億公里。這突如起來的宇宙拉伸發生的如此之快又極端,這種膨脹的速度完全超過了光速,所有的這些「量子波動」也同樣被拉伸了,導致一開始的亞原子的距離成為了現在銀河系規模的距離。充滿了厚密的區域和密度較低的區域。在膨脹之後,重力重新開始把萬物拉回一起。從大規模來看,重力不能把所有東西都牽制住。但是在小範圍的地方來看,重力還是被優先考慮的。因此,隨著時間的推移,密度較大的區域,或「口袋宇宙」,成長為星系群,就像今天我們生活在的地方一樣,重力只在我們的「本地組」里有作用。

但是問題是什麼呢?為什麼我們不能從我們的「口袋」里旅行而去到別的「口袋」里?這都是因為「暗能量」讓事情複雜化了。大約六十億年前,宇宙開始充滿了暗能量。基本上,暗能量是一種無形的力或效果,導致並加速了宇宙的膨脹。我們不知道暗能量是什麼,但是我們可以清楚的觀察到它導致的效果。在早期宇宙中,在本地組裡有比較大的「冷點」,後來增長到數千集群的星系,我們被很多事物包圍,但沒有一個結構或星系會被我們「本地組」的引力吸引。所以宇宙膨脹的越多,不同組之間的距離就會變的越大。隨著時間的推移,暗能量將我們從宇宙中孤立起來,使得我們最終無法接觸到其他星團、星系和群體。

接下來的銀河組已經是數以百萬級光年開外了。但它們都在用我們永遠都想像不到的速度離我們遠去。我們可以離開本地組,然後嘗試飛過星際空間,但在黑暗中,我們永遠不會達到任何地方。當在星系中,我們越來越被疏遠,本地組內將變得更加緊密結合起來,併合並在一起,形成一個數十億年的「銀河仙女座」的巨大橢圓星系。但事情變得更加令人消沉了,在某個可預見的未來,本地組以外將是那麼遙遠,他們會變得難以檢測到,因為只有少量的光子可以到達我們這裡,那些光子的波長會長到無法檢測。一旦這種情況發生了,沒有任何從外界來的本地組的信息能到達我們這裡。宇宙會從視野里消失,宇宙會永遠從任何一個角度看起來都變得黑暗和空曠。

未來的「銀河仙女座」人,會覺得整個宇宙只有他們自己的星系。當往虛空望去時,只會看到更多的空虛和黑暗。他們將不能看到宇宙背景輻射,他們將不能夠知道發生過大爆炸,他們將沒有辦法知道我們今天知道的東西、宇宙的膨脹特性、宇宙的終點和起點,他們會認為宇宙是靜態的,永恆的。「銀河仙女座」將是一個在黑暗中的孤島,慢慢的變的越來越暗。但儘管如此,本地組仍有萬億的恆星,對於人類來說已經夠大了。畢竟,我們到現在還是沒有想出來如何離開我們的太陽系,我們還有幾十億年等著我們去探索我們的銀河系。我們能夠在這一刻存在是非常幸運的,因為我們不但能看到未來,還能看到我們的過去。即使在一個被孤立的本地組裡,我們仍然可以感知整個宇宙現在的豪華與壯觀。

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