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宇宙萬物都是假的?人類看到的夜空,其實是幾千萬年前的幻象

2024-10-05科學

現在呀,因為人類科技進步啦,咱人類已經走出地球啦。等走出地球後才曉得,地球可不是個平面呢,而是個球體喲。在宇宙裏呀,大部份天體都是球體呢,咱地球可不是唯一的世界哦,它只是太陽系裏的一顆行星罷了。太陽系裏一共有八大行星呢,分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。在太陽系中,太陽的品質那是最大的,占了總品質的百分之 99.86 呢,剩下的八大行星和其他物質只占太陽系總品質的百分之 0.14 。從占比就能看出太陽品質超大啦。人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生起就開始不停研究和探索世界的奧秘啦。現在人類對世界已經有大概的認知啦。其實宇宙可不是我們看到的那樣哦,宇宙中的天體每時每刻都在不停地變呢。小時候呢,我們可喜歡擡頭看夜空中的星星啦。

好多人覺得,夜空中的星星是不會變的,不管過了多少年,星星還在那個地方呢。要是這樣的話,那我們和古人看到的星星就一樣啦。可真相到底是不是跟我們想的一樣呢?科學家研究後發現,從地球上看到的星空,其實一直都在變,不過放到宇宙空間尺度上,它們自身變化很慢,在幾千年的時間尺度裏,對這些星體來說,就跟人類感知中的幾秒鐘似的,所以在這麽短的時間尺度內,從地球上看到的星體基本上沒啥變化,也就是說我們現在看到的星星和古人看到的星星基本是一樣的,不過在位置上有一點兒變化,只是我們很難看出它們位置的變化,這是因為太空中的星星,除了太陽系裏的天體,其他的都是以光年計算距離的恒星,離我們最近的恒星都有 4.3 光年,遠的有 7500 光年,這些都是用肉眼能看見的。

大多數恒星離我們大概 100 光年呢,這些恒星跟咱太陽一樣,一直在運動,其實都是圍繞著銀河系中心轉呢,它們執行速度有大有小,大概都在幾百公裏每秒吧,但不是說全是相對運動,基本都跟太陽系一樣朝著銀河系中心同向公轉,所以這種移動相對位移不會太大,就算是跟太陽完全相對運動,從距離上看比例也很小啦。就像咱按太陽移動速度算,每秒約 250 公裏,一年就是 79 萬公裏,1000 年移動了 7.9 萬億公裏,1 光年距離大概是 9.46 萬億光年,太陽 1000 年移動距離才 0.83 光年,離我們最近的半人馬 a 星大概 4.3 光年呢,要是 1000 年移動了 0.83 光年,那就是移動了我們之間距離的五分之一啦。

不過咱在地球上用肉眼瞅著不是特別明顯哈。在太陽系裏,因為距離近,所以在地球上能感受到它們相對的變化。那離地球特別遠的天體呢,雖然也有變化,但在咱看來幾乎沒啥變化。距離越遠,感受到的位置變化就越弱,直到遠到咱根本感覺不出來。咱舉個簡單例子,就像一個人拿著開著光的手電筒,在距離你 10 米遠的地方左右移動,你能清楚看到光的變化;要是在 50 米遠的地方,看到的移動振幅就很小;要是 1000 米以上,基本上就看不到移動振幅啦。這就跟咱在地球上看星星的變換一個樣,除非把時間軸拉長,比如幾萬年或者幾億年,天上星星的位置和現在天上星星的位置可能就會有點變化。科學家把這叫歲差。

歲差呢,就是因為地球自轉軸的空間指向以及黃道平面有長期變化,才導致了春分點移動這種現象。地球自轉軸在日、月、行星的重力作用下,每 26000 年能繞黃道軸轉一圈,這就是歲差啦。因為地軸繞轉,春分點(冬至點也一樣)每年沿著黃道往西退行大概 50.2 呢,這就叫歲差現象。公元前 2 世紀的時候,古希臘天文學家喜帕恰斯最先發現了歲差現象,他說春分點每 100 年往西移 1 度。公元 4 世紀,咱中國晉代的天文學家虞喜,根據冬至日黃昏時中星的古今變化,也獨自發現了這一現象。歲差的原因讓天極不能固定在某個恒星位置上,而是在天球上沿著一個小圓繞著黃極慢慢移動,這個小圓的半徑是黃赤交角 23°.5,大概 26000 年移動一圈。現在的北天極在小熊座α星那位置,也就是咱常說的北極星,公元前 3000 年北極星是天龍座α,下一個北極星在公元 14000 年將由織女星接替。

不過呢,宇宙中星體變化的時間尺度那可是很大的,所以人類根本就感覺不到。還有啊,地球自身運轉改變的時間尺度也很大,我們同樣也察覺不到。除了這些,我們看到的星空可不是現在的星空,而是過去的星空哦。看到這兒,相信好多人都會覺得很不可思議呢,為啥會出現這種情況呀?要想解答這個問題,還得從光速說起。據科學家研究得出,現在人類知道的最快飛行速度就是光速啦,光速大概是每秒 30 萬公裏呢。以前人類一直覺得光速傳播是不需要時間的,可後來那個著名的物理學家伽利略意識到光速是有限的,還對光速進行了測量呢。他和他的助手爬上兩座山做實驗,原理很簡單,助手拿著一盞超亮的燈,用木板擋住,然後移開木板露出燈光,伽利略就計算助手移開木板和自己看到燈光的時間差,用距離除以時間就得到光速啦。

這個實驗最後算出來的結果誤差可大啦,畢竟光速傳播那速度老快了,人類的反應速度根本就不知道光速傳過來得用多長時間。後來在 1728 年,科學家詹姆士·布雷德透過光行差算出光速大概是每秒 29.8 萬千米,這個光速數值跟現在的差不多。因為光速傳播是有限的嘛,所以光傳播到地球上得需要一定時間,像太陽光傳播到地球上得 8 分鐘左右呢,也就是說我們現在看到的光子其實是 8 分鐘之前發出來的。在科學界,太陽到地球的距離被叫做一個天文單位,這個單位叫光分,一個天文單位就是一段距離的意思。當宇宙裏的一段距離達到 63420 個天文單位時,這段距離就相當於光在一年裏走過的距離,這就是光年,簡單講就是 63240 個光分等於一光年。

光速對人類而言那速度可老快了。現在人類發射的最快探測器是帕克號太陽探測器,它飛行速度超過每秒 95 千米,最快能到每秒 200 千米,不過就只能保持一小會兒,可這依然是人類到現在航天器速度的頂兒尖兒了。但跟光速比起來,那可差老鼻子遠了。2018 年的時候,科學家在巴納德星的 0.35 個天文單位那兒發現了一顆超級地球,給它起名叫巴納德星 b,它品質大概是地球的 3.2 倍,公轉周期大約 233 天。要是按照帕克號探測器的速度算,得 9000 年才能到那顆星球上。現在人類連太陽系都飛不出去呢,更別提飛到別的星球啦。46 年前,科學家向太陽系外發射了旅行者 1 號和 2 號探測器,發射這倆探測器主要就是想讓它們飛出太陽系,去探索太陽系外面的奧秘,可這麽多年過去了,這倆探測器還沒完全飛出太陽系呢。

科學家一算啊,照著它們那飛行速度,要完全飛出太陽系,起碼得一萬多年呢,對咱人類來說,一萬多年那可太長啦,所以人類要想飛出太陽系,還得想別的法子。咱這太陽系只是銀河系裏的一個小星系,銀河系直徑有 20 萬光年呢,對咱人類那就是天文數位啊。因為宇宙空間太大啦,光傳播速度又有限,所以咱現在看到的夜空其實是以前的樣子,不光是夜空,咱看到的所有探索拍攝回來的影像,其實都是它們以前的樣子。就像前段時間,韋伯太空望遠鏡拍的創生之柱,這詹姆士·韋伯太空望遠鏡是用美國國家航天局第二任局長詹姆士·韋伯的名字命名的。這個大望遠鏡從 1996 年就開始籌備啦,原本計劃 2007 年發射升空去做觀測任務,預算 5 億美金呢。

當時出了些問題呢,到 2005 年重新設計後才發射成功。韋伯望遠鏡升空後的主要目的有 4 個:一是觀測宇宙大霹靂後宇宙中首批恒星和星系的訊號;二是研究星系的起源與演化;三是研究恒星和行星系統的起源;四是研究行星系統和生命起源。科學家借助韋伯太空望遠鏡,能對宇宙有更深入的了解。2022 年 10 月,韋伯望遠鏡拍攝到了創生之柱,從照片細節能看出韋伯望遠鏡在紅外波段的觀測能力比哈柏望遠鏡強多了。創生之柱是鷹狀星雲的一部份,科學家研究發現,照片中幾個很高的柱子約 10 光年,光年是距離單位,1 光年相當於光速飛一年,光速約每秒 30 萬千米,10 光年就相當於光速飛 10 年,這距離超出了人類想象,就在這個創生之柱裏。

它已經孕育出了好多恒星和別的天體啦,可這是 6500 萬年前它的模樣呢。現在那創生之柱到底啥樣呀,科學家現在也不清楚。說不定現在創生之柱已經沒啦,因為好多大品質恒星都超新星爆炸啦,把創生之柱給沖散啦。要是想看到創生之柱被沖散的場景,還得等 6500 萬年呢。說創生之柱有點遠啦,就拿咱身邊的天體說吧,月球離地球最近,可咱看到的月球景象也是 1.2 秒之後的啦。從這道理咱能知道,光子帶著的景象得經過一段時間才能到地球,離地球越遠的光子,到地球的時間就越長。按這道理看哈,如果人類飛行速度能超光速,那就能看到 2000 多年前秦始皇登基的景象啦。

要實作超光速飛行那可太難啦,咱人類的飛行速度跟光速比起來那差得遠著呢。其實咱看到的夜空都是過去的樣子哦,除了光在宇宙中傳播速度有限這事兒,還有個超重要的原因呢,那就是咱們的宇宙一直在膨脹。20 世紀初的時候,愛因史坦提出了靜態宇宙模型,這模型說宇宙是永恒不變的存在,可這跟現代宇宙學的觀測結果不對勁兒啊。不過這理論也啟發了科學家研究黑洞,因為它暗示著一個星系裏可能有個黑洞,能像宇宙的重力中心一樣掌控著整個星系的運動。愛因史坦把宇宙理解為靜態的原因呢,其實不是完全照著他自己的廣義相對論來的,而是跟著前人的觀點,覺得宇宙的存在肯定得是靜態的。

當年愛因史坦為使宇宙成靜態,在方程式裏加了個修正項,這修正項叫宇宙項。加了修正項後,他的愛因史坦場方程式算出的宇宙成了靜態宇宙。可後來天文學家勒梅特透過這方程式算出宇宙膨脹,還最先提出宇宙大霹靂學說。不過真正提出宇宙膨脹的是美國物理學家愛德溫·哈伯。20 世紀初,愛德溫·哈伯發現星系光譜有紅移現象,這些現象表明星系在遠離我們,他就斷定我們的宇宙在膨脹。當年在德國的愛因史坦聽到這個訊息後,立馬跑去美國親自確認了這事實。1929 年,哈伯發表了具有裏程碑意義的論文,描述了他發現的初步結果:星系的紅移隨距離增加顯著增加。

所有的星系都在持續地遠離咱呢,這觀測結果暗示著可觀測宇宙的體積在變大,這就是哈伯定律。借著這個定律咱能曉得,星系的移動速度跟它們到地球的距離是成正比例的,這一發現表明宇宙是在膨脹的,可不是靜止不動的。依據現在的光速和宇宙膨脹的速率,科學家覺得距離地球 180 億光年外的所有星系,遠離地球的速度都超過光速啦,除了咱看不到那些星系現在啥樣兒,以後人類文明也永遠沒法兒到達那些星系啦,因為它們在超光速地遠離咱呢,現在人類能觀測到的宇宙直徑有 930 億光年,這就意味著在可觀測範圍內的 2 萬億個星系中,最少有 1.8 萬億個星系已經跟人類沒啥關系啦,星系因為超光速膨脹就像被分隔成了一座座孤島,每個孤島上的文明都沒法跟其他文明聯系上。

另外,宇宙膨脹的理論把夜空為何是黑色給解釋了。大家有沒有想過,為啥我們的夜空是黑色的呢?看到這兒,可能好多朋友會說,這是因為地球在自轉和公轉。地球自轉能形成晝夜交替,公轉能產生四季。當地球對著太陽時,這一面是白天,另一面是夜晚。這個問題看似挺好解釋,但著名科學家奧柏斯針對夜空為何是黑色提出了自己的看法。他覺得要是我們的宇宙是靜態的,那我們的夜空不該是黑色,而應該是明亮的。因為太空中的星星其實都是離我們很遠的恒星,恒星能自己發光發熱,光在宇宙中的傳播速度大概是每秒 30 萬公裏,這個速度很快。即便這些恒星離我們很遠,經過漫長時間,光也能到達地球。

要是這些光都能照到地球上,那地球上夜晚就不該是黑的,得是亮的呀,畢竟不管地球正對著太陽還是別的,其他恒星的光都能讓地球變亮,這就意味著地球沒有夜晚這說法。可實際上夜晚確實存在呢。為了解釋這個事兒,奧柏斯還專門做了解釋,他覺得光在宇宙中傳播時,可能被星際塵埃擋住了,所以其他恒星的光子沒傳到地球上。但光能折射和反射呀,如果光被星際塵埃擋住了,那我們就該看到光的折射現象,可在宇宙中沒出現這種情況,這說明光不是被宇宙塵埃擋住的。後來哈伯提出宇宙膨脹理論後,這個問題就完美解決啦,因為宇宙膨脹速度比光速快,所以其他恒星發射的光子到不了地球,地球就只能接收到太陽光的照射,所以地球夜晚就是黑的。

宇宙膨脹對人類而言可不是啥好事兒呀。一開始呢,宇宙膨脹就讓人類沒法找到宇宙的邊緣啦。自從人類走出地球後,就一直想知道宇宙的邊緣在哪兒呢?可這麽多年過去了,科學家也沒發現宇宙的邊緣。而且要是宇宙一直膨脹下去,宇宙中天體的距離就會越來越遠,最後所有的星系都會失去聯系,人類文明也得被困死在太陽系裏。要是宇宙一直膨脹,那最終會迎來大撕裂的結局呢,大撕裂就是說宇宙中所有的物質都會被撕裂,像天體、原子、分子、誇克之類的。按照大撕裂的結局來看,宇宙終結的時間恐怕連 500 億年都撐不到呢——在大分裂前 10 億年,所有的星系都會離我們特別特別遠,就跟在空間裏被蒸發了一樣,再也看不見啦。

大分裂之前的 6000 萬年,銀河系就已經分崩離析啦。

大分裂前的 3 個月,咱太陽系的那些行星都飛走啦(要是它們還在的話);

當地球爆炸的那一刻,最後的時刻也就隨之而來啦。

——當最後 30 分鐘到了的時候,原子還有原子核都得崩開啦;

——時間停住啦。那之後會咋樣呢?宇宙會再次迴圈聚攏嗎?所有的事情都沒法兒知道啦。

關於宇宙的最終走向,現今在科學界存在好多說法呢。不過從目前的情況來看,大撕裂的可能性相對較大。宇宙會一直膨脹,科學家覺得這跟暗物質有關哦。暗物質在宇宙中特別神秘,我們既看不見也摸不著它,可它能釋放出一種超強的能量,這種能量被稱作暗能量呢。這種能量能推動宇宙不斷地膨脹。科學家認為,在星系之間物質更稀薄的環境裏,暗物質的作用會比重力還大,從而讓宇宙加速膨脹。科學家覺得呀,如果把星系之間沒有物質的真空地帶,把這個區域的放射線、微小粒子等都抽走,那這個區域就只剩暗能量啦。暗能量真正出現的時間是 1998 年,當時科學家觀測了遙遠星系中爆炸的超新星,發現它們的亮度比預想的要暗,這就意味著它們在遠離我們呢。

科學家覺得這跟暗能量有關聯啦,為找尋暗能量,科學家們可沒少使勁兒呢,他們建了好多地下實驗室,就是為了捕捉暗物質和暗能量。不過這麽多年都過去了,科學家始終沒發現暗物質和暗能量,這就說明暗物質和暗能量比咱想的還神秘呢。暗能量不光能推動宇宙一直膨脹,還能控制天體執行呢,就像一些星系邊緣的天體那樣。拿咱的銀河系來說,在銀河系的中心區域有一顆超大品質的黑洞,這黑洞的重力可老強了,能把周圍的天體吸過來圍著它轉。按理講啊,離銀河系中心黑洞越近的天體,受重力影響越大,離得越遠的天體,受重力影響越小,受的離心力就越大。要是這麽看的話,那銀河系邊緣的天體按理說應該被離心力給甩出去才對。

這麽多年啦,銀河系邊緣的那些天體一直穩穩地圍繞著銀河系中心轉呢,沒準兒這就是暗能量在起作用呀,雖然這只是科學家的一種猜測,但還挺有道理的呢。現在科學家也在使勁兒研究暗物質和暗能量的秘密呢。我覺得哈,人類可是地球上最有智慧的生命啦,人類的科技一直在進步呢,只要人類能一直堅持努力下去,以後隨著科技的進步,人類肯定能解開宇宙裏所有的奧秘。我希望人類能早點兒實作自己的夢想,在宇宙中長久地發展下去。大家對這事兒有啥想說的不?