隨著人類科技的進步,我們對於世界上的眾多物質也有了更深的認識。 我們的文明發展速度很快 ,一些在我們今天看來再平常不過的知識,可能在一百多年前還是並不為人所知。
就拿我們的地球來說,我們現在知道地球是一個球體,但是在過去,人們並不相信地球真的是圓的,因為這涉及到了一個問題: 地球時時刻刻都在轉動,為什麽我們不會「掉落」下去呢? 直到牛頓用力學原理總結了這一現象,我們才明白為什麽人類能夠一直待在地上而不會「掉下去」。地球中心的 重力 束縛著我們。
太空人在太空中會經歷 「失重」 的過程,這是因為我們已經 脫離了地球的重力控制範圍 。很明顯,那些離地球更加遙遠的、龐大的星球就更不會受到影響了。
不過一些人也會想象這樣的問題:如果一個太空人沒有受到空間的束縛,持續在宇宙空間中漂流,那麽他最終會去到什麽地方?也會像在地球上一樣「墜落」,最終去到宇宙的「底部」嗎?其實這就涉及到了宇宙的一個重要問題,那就是 宇宙中的眾多天體,到底是因為什麽才「漂浮」在空中的?背後有著什麽力量一直在支撐著它們?
宇宙有「終點」嗎?
在討論天體會不會掉到宇宙的「底部」之前,我們應該先討論另一個問題: 宇宙的「底部」究竟在哪,或者說宇宙究竟有沒有底部? 我們所在的物質宇宙的大小一直是人們十分關心的問題,現在一般認為, 宇宙起源於一次大霹靂 ,並在那之後 不斷地膨脹 ,至今依然在進行這個過程。
由於宇宙膨脹的速度已經 超過了光速 ,我們能夠觀測到的宇宙是有限的,這一片宇宙也因此被稱為是 「可觀測宇宙」 。那麽,在可觀測宇宙之外的宇宙空間還有多大?科學家們試圖用宇宙曲率的數據去探究這個問題,但在經過測量之後研究者們發現, 我們的宇宙近乎平直,也就是說它很可能大小無限 。
宇宙真的會這樣一直膨脹下去嗎?也有學者對此持反對意見。根據 熱力學定理 ,宇宙的物質之間相互遠離到一定程度後,會進入 「熱寂」 階段,這時候一切活動都會停止, 宇宙將進入類似於「死亡」的狀態 。
然後, 新的「大霹靂」又會出現,一切都是物質世界的輪回 。不管怎麽說,天體是不可能掉到宇宙「底部」的,因為它 並不存在真正的底部 ,也就是重力中心,在一個無限大的空間裏不會有這樣的概念。但這樣也無法完全解釋, 所有天體都「固定」在自己位置的現象,畢竟它們的品質都很大。
天體的驚人品質
根據萬有重力定理, 品質越大的東西重力也越大 ,比如我們身處的地球,其品質就比月球要大得多,因此 地球的重力拉著月球圍繞我們旋轉 ,數十億年來都是地球忠實的「守護者」。同樣地, 太陽的品質也比地球要大得多 ,所以 地球成為了太陽系的一員 。
太陽雖然名為「恒星」,但其實也不是完全「恒定不動」, 它在自轉的同時也圍繞著銀河系中心旋轉 。我們雖然不能夠完全確定「銀心」究竟是什麽物質,但不少科學家都認為那是一個 超大型的黑洞 ,其品質不是恒星可以比擬。那麽,這些天體的品質究竟有多大?
地球的品質大約是60萬億億噸,而太陽的品質是地球的33萬倍 。令人驚訝的是,太陽在恒星裏也算是「小個子」,我們目前發現的品質最大的恒星是 R136a1 , 其品質是太陽的兩百多倍 ,而體積並沒有比太陽大多少,可見其密度之大。
既然眾多的天體並不是「輕飄飄」,那麽我們最終要去往哪裏?針對這個問題,研究者提出了兩種看法,分別是 「被重力互相控制」和「暗物質控制」 。下面我們就來看看這兩種說法各自的理由是什麽吧。
重力讓天體懸浮?
我們知道月球被地球的重力束縛著圍繞旋轉,而地球被太陽的重力束縛著。那麽, 為什麽月球不會因為地球的重力吸引撞向地球,而地球也不會因為太陽的重力而一頭撞向太陽呢? 這和我們在地球上體會到的重力可 不一樣 。
其實是因為,我們本身就在旋轉,所以在 重力之外還有離心力 ,這讓地球能夠在自己的軌域上旋轉。人類發射 人造衛星 也是如此,當飛行器的速度達到 「第一宇宙速度」 之後,我們就能夠 脫離地球重力的一部份束縛 ,從而實作 圍繞地球飛行 ,而不是像地球上的物質那樣直接撞向地面。
在這種理論的支撐下我們很容易得出怎樣的結論: 宇宙中的天體都是這樣受到了束縛 ,太陽被銀河系束縛,銀河系被巨引源束縛…… 所以宇宙萬物都在不斷地運動中保持平衡 ,不會像大霹靂之前在「奇異點」裏那樣全部擠在一起。
但是,有兩個問題是這樣的理論無法解釋的,一是天體就算再大也有限度,那麽 最大的天體又是被什麽重力所束縛 ?按理說宇宙中應該沒有比它的重力更大的天體了;二是為什麽這些天體圍繞旋轉是按照 平行的軌域 來的?比如太陽系的行星品質不一,但基本上都在同一個黃道面運動,而銀河系也是圓盤狀不是球形。
暗物質在推動?
因為重力束縛學說有這兩個問題,所以一些學者提出了另一個觀念,那就是 暗物質在束縛和推動天體「漂浮」 。什麽是暗物質?這個名稱指的是 宇宙中那些無法用肉眼去觀察的事物 ,而暗物質 無處不在 ,即使是那些我們認為是「真空」的宇宙空間裏也充斥著暗物質,其總量占到了 宇宙物質的百分之九十五 。
這些物質雖然讓我們很難感受到「品質」和「運動」,但它們卻會 源源不斷地釋放出能量 ,這些能量能夠推動和束縛那些我們可以進行觀測和幹預的物質。
有學者認為 ,宇宙大霹靂之後之所以還在不斷地膨脹,就是因為暗物質的推動。 宇宙空間中充斥著的暗物質就像是海中的水,我們周圍的空氣,雖然很難看到但是卻無處不在,將所有天體之間的間隙填滿。
同樣地,這些暗物質用其產生的能量 讓天體之間平衡在同一個「平面」上 ,不會出現因為只有重力束縛而呈現出球形的的軌跡。這個理由似乎很有道理,但其最大的問題是,現在對於暗物質的研究還處在起步階段,一些在科學家甚至根本不承認暗物質的存在。
實際上,我們至今都沒有搞清楚 宇宙大霹靂的最初「動力」 究竟是什麽, 很有可能是物質在到達了一定溫度之後產生的爆發現象。 但是,我們的宇宙在變得越來越冷,膨脹的速度卻並沒有因此而放緩,這並不是單純的熱能能夠解釋。
既然暗物質可以以比光速還快的速度去推動天體,那麽我們能不能利用暗能量去幫助人類的未來的發展?這是眾多研究者目前感興趣的問題,它很有可能是未來進行宇宙探索的答案。
人類對於宇宙和暗物質的研究
不管是萬有重力的控制還是暗物質的束縛,其實都是我們的研究者在 研究宇宙天體執行過程中提出的一些猜想 ,並不百分百證實。也許在未來,我們的研究者還會提出更加可信的理論,去解決這個困擾我們多年的問題。
人類只是一顆小小行星上的渺小生命,也許我們從誕生直到滅亡都無法真正了解宇宙的全貌,理解宇宙的執行,但這也無法阻止我們 繼續向前邁進 , 去追求更多知識 。
人類不可能局限在如今已經探索的範圍內,我們遲早要向著更加遙遠的地方的進發。但擺在我們面前的問題是, 我們缺乏更加先進的推進裝置,按照目前的速度幾乎不可能在短時間內離開我們所在的星系 。
一些學者已經開始研究 暗物質推進裝置 ,如果我們能夠利用這種物質的能量,那麽在未來進行星際旅行就成為了可能,甚至是突破光速,完成真正的 「時空旅行」 。雖然目前看來這些都還只是所謂「幻想」,但無疑都是我們未來發展的目標和方向。
結語
對於整個宇宙來說,人類的存在都過於渺小,不管是時間還是空間,我們能夠占有的部份都是那麽有限,根本無法對於更廣闊的宇宙進行任何改造。但從另一個方面來說, 人認識到自己的真正實力並沒有什麽壞處 ,至少我們不會像以前那樣再認為自己是「宇宙中心」。
這種錯誤的認知在一定程度上妨礙了我們的發展,讓人類沈溺於目前的成就,失去前進的動力。 盡管龐大的宇宙給我們帶來了壓力,但這也是動力, 我們如果想改變自己的地位,那麽就需要更加努力奮鬥才行。
人類進入太空還不到一百年,我們對於太陽系的探索也依然有限。即使是 理論比實踐走得更快 ,人類的擁有的知識也還是不多。所以對於我們來說,這樣的「苦惱」非常正常。
我們現在的科學技術發展如此之快,也許僅僅數十年之後,我們的生活就會和現在產生天壤之別,等到那個時候, 人類對於宇宙的認識一定會更加全面 ,這些困擾著如今的我們的問題,說不定也都能夠得到答案。