人類能在探索宇宙的道路上走多遠?背後真相令人倒吸涼氣!
世界上是否存在人類永遠無法逾越的邊界?是否存在無論我們怎樣拚命追尋,都無法踏足的地方。事實上當然是存在的。即便有朝一日,人類擁有了科幻小說里的技術,我們依然難以逃出宇宙的五指山。
我們平靜地生活在銀河系的一條普通的旋臂中,它的體積並不出眾,直徑約10萬光年。在其中存在數千萬的恆星,氣體雲,暗物質,黑洞,中子星和行星。以及位於銀河系中心的質量超大的黑洞。
從遙遠的地方觀測,我們的星系看起來很緻密。但是實際上,這當中大多數是真空區域。依人類現有的技術,把人送到距離太陽系最近的恆星都需要上千年的時間。所以這麼來說,我們的星系還是很巨大的。
不過銀河系在宇宙中並不孤獨,加上仙女座星系和附近超過50個矮星系,共同組成了本星系群,這片區域直徑大約1千萬光年。但也僅僅是拉尼亞凱亞超星系團中數以百計的星系群中的一員,而可觀測宇宙則包含了數百萬個這樣的超星系團。
現在我們暫時假設,人類的未來十分光明,有朝一日,我們能夠發展到卡爾達肖夫III級文明,並且沒有被外星人消滅。基於我們現在對物理學的理解,開發出了星際旅行的工具。在這樣最良好的條件下,我們能走多遠呢?哼哼,本星系群而已。這是人類所能涉足的最高級的宇宙結構。不可否認,這片區域已經足夠大了,只可惜它只佔可觀測宇宙的百分之零點零一下省略幾個零一。
我們事實上被束縛在十萬億分之一的可觀測宇宙中,確實存在人類無法愉悅的疆界,並且宇宙的絕大部分區域我們根本無法觸及,這個簡單的事實的確有點讓人不寒而慄。那麼是什麼阻止了人類前進的步伐呢?答案與真空的本質有關。
真空,並不是什麼都沒有,而是蘊含著本底能量,也就是所謂的量子漲落。
在微觀尺度上,存在著持續不斷的,正負粒子的產生和泯滅。你可以將量子真空想像成一口沸騰的鍋,裡面有密度大小不同的區域。
現在讓我們回到138億年前宇宙之初。時空結構尚未形成之時。大爆炸過後,在宇宙膨脹過程中,可觀測宇宙從彈珠大小膨脹到了數萬億公里,並且只用了極短的時間。宇宙空間的突然伸展太過迅速和猛烈,以至於所有的量子漲落也同時被放大。亞原子級的距離變成了星系級的距離,同時形成了那些密度迥異的區域。
膨脹過後,萬有引力開始阻止物質的相互遠離,在宇宙級的尺度上,由於膨脹太過迅猛,引力難以發揮作用。
但在較小的尺度上,引力開始居於主導地位。時光飛逝,那些密度較大的宇宙中的區域,變成了同我們所處的銀河相似的一個個的星系。不過只有我們自己所在的區域,即本星系群中的物質,才同我們存在引力上的關聯。等等,那問題出現在哪了呢?為什麼我們不能到另一個區域中去呢?
暗能量使所有事情都變得複雜了起來。大約60億年前,暗能量開始發揮作用。簡單來說,它是導致並加速了宇宙膨脹的,一種不可「見」的力或者作用。我們目前並不清楚暗能量到底是什麼,以及其作用機理。但是我們可以真切的觀測到它所帶來的影響。
在早期宇宙,本星系群附近存在著一些規模較大的冷斑點。他們最終發展為由數千個星系組成的大型星系團,我們的周圍有很多的物質。然而並沒有一個本星系群以外的結構或者星系,與我們存在引力約束。宇宙越膨脹,我們與其他引力區的距離就越遠。隨著時間的推移,暗能量會把他們推的離我們越來越遠。所有的星系團,星系和星系群,最終都會徹底離我們遠去。
目前離我們最近的星系團已經在數百萬光年以外了,更悲劇的是它們還在向遠處飛奔,望塵莫及。也許我們能夠離開本星系群,穿過星系空間,飛向無邊的黑暗,但永遠無法到達彼岸。
在我們中途擱淺的時候,我們的本星系群正在變的越來越緻密,最終將在幾十億年後合併在一起形成一個巨大的橢圓星系。就把兩個星系的名字拼起來叫「銀河仙女星系」好了。更令人絕望的是,未來某個時候,所有本星系群之外的星系,將會由於太遙遠而變得模糊,直至無法觀測。
即使有幾個屈指可數的光子,最終能夠到達我們這裡,也會由於過度紅移,而無法被探測到。到那時,我們將無法接收到任何本星系群之外的任何信息,整個宇宙會徹底淡出我們的視野。我們觀察宇宙的各個角落,都將會是空寂和黑暗的。
在遙遠的未來「銀河仙女星系」的居民,會認為整個宇宙中只存在著他自己所在的星系,向遠方空間眺望,等待他們的只有那無盡的虛空和黑暗。他們無法觀測到宇宙微波背景輻射,他們也無法推出大爆炸理論,他們沒有辦法理解我們現在所了解的宇宙。例如宇宙膨脹的原理,它的來龍去脈,它的最終歸宿。他們會認為宇宙是靜止並且永恆的,「銀河仙女星系」將會成為黑暗混沌匯中的一座孤島,慢慢的向黑暗的深淵沉淪。
不過由於其中不可勝數的恆星,本星系群對人類來說已經足夠大了。畢竟,我們都還沒能找到離開太陽系的方法,我們也還有著數十億年的時間來探索銀河系。我們幸運地出現在了一個最好的時代,不僅能看到我們的未來,還能一睹宇宙塵封的過去。儘管本星系群遙遠而孤立,我們還是得以飽覽了這個宇宙現今的宏偉與壯闊。
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