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天文学家发现,几乎所有星系都在远离地球,难道我们在宇宙中心?

2024-08-27科学

自牛顿至爱因斯坦,皆主张宇宙呈稳恒态,意即其大小无变化。然而,1929 年天文学家哈勃凭借星系红移数据,揭示出宇宙中绝大多数星系均在远离地球,证实宇宙并非稳恒态,实则处于膨胀之中。

在上世纪 90 年代,宇宙膨胀被进一步认定为加速膨胀,导致这一现象的主因是占宇宙 70%的暗能量,而且距离地球越远的星系,其远离地球的速度也越快。

然而,鉴于光速仅为每秒 30 万公里,来自远方星系的光并非总能在当下被我们所观测到,于是便形成了一个特殊的时空范畴,即所谓的可观测宇宙。其以地球作为观测核心,呈现为一个半径 465 亿光年、直径 930 亿光年的球形时空,亦称作哈勃体积。

在此范畴中,鉴于我们是于地球上朝周遭进行观测,因而能够察觉大部分星系均在远离地球,然而置于整个宇宙的范畴内,地球并非处于中心位置。

当下哈勃望远镜所测定的宇宙膨胀速率为每 326 万光年 67 公里每秒,此速度实则不快,甚至在数百万光年的范畴内尚不及引力,故而仙女座星系方可在膨胀的宇宙中,于未来与银河系相撞,真正受宇宙膨胀速度作用的,乃是距离银河系数千万光年之上的那些星系,其发出的光亦需更久方能抵达地球。

从严格的意义上讲,倘若星系与地球的间距超出 145 亿光年,那么宇宙膨胀的速率便会超越光速,这表明该星系所发出的光线,始终只能处于行进途中,永远无法抵达地球,此星系也就与我们毫无关联,借用【三体】里的表述即:星系处于地球的光锥之外。

倘若暗能量所占比例确为 70%,未来宇宙的膨胀速率将会愈发加快,最终所有星系皆会退至地球光锥以外,届时银河系将成为可观测宇宙中唯一的星系,并且由于宇宙超光速膨胀,银河系内恒星间的距离也会日益疏远,最终致使银河系解体。

在宇宙的范畴中,物质密度的这般下降,终将致使宇宙内的每一颗恒星、每一颗行星以及每一颗原子被撕裂,到那时,整个宇宙将不再有任何物质存在。

然而,大撕裂起码是以数万亿年计的,距我们极为遥远。37 亿年后仙女座与银河系的碰撞,50 亿年后太阳膨胀为红巨星,这些实则都不切实际。真正与当下的我们紧密关联的,实乃月球与火星的开发、地球的气候变化,抑或是近地小行星带来的威胁。

上述宇宙中的此类突发事件,均存在于短期内将人类文明自宇宙消除的可能,此即费米悖论中的大过滤器。至于外星文明,或许下一秒便驾乘光速飞船跃迁至地球周边,亦或许永远不会涉足地球。