随着人类科技的进步,我们对于世界上的众多物质也有了更深的认识。 我们的文明发展速度很快 ,一些在我们今天看来再平常不过的知识,可能在一百多年前还是并不为人所知。
就拿我们的地球来说,我们现在知道地球是一个球体,但是在过去,人们并不相信地球真的是圆的,因为这涉及到了一个问题: 地球时时刻刻都在转动,为什么我们不会「掉落」下去呢? 直到牛顿用力学原理总结了这一现象,我们才明白为什么人类能够一直待在地上而不会「掉下去」。地球中心的 引力 束缚着我们。
宇航员在太空中会经历 「失重」 的过程,这是因为我们已经 脱离了地球的引力控制范围 。很明显,那些离地球更加遥远的、庞大的星球就更不会受到影响了。
不过一些人也会想象这样的问题:如果一个宇航员没有受到空间的束缚,持续在宇宙空间中漂流,那么他最终会去到什么地方?也会像在地球上一样「坠落」,最终去到宇宙的「底部」吗?其实这就涉及到了宇宙的一个重要问题,那就是 宇宙中的众多天体,到底是因为什么才「漂浮」在空中的?背后有着什么力量一直在支撑着它们?
宇宙有「终点」吗?
在讨论天体会不会掉到宇宙的「底部」之前,我们应该先讨论另一个问题: 宇宙的「底部」究竟在哪,或者说宇宙究竟有没有底部? 我们所在的物质宇宙的大小一直是人们十分关心的问题,现在一般认为, 宇宙起源于一次大爆炸 ,并在那之后 不断地膨胀 ,至今依然在进行这个过程。
由于宇宙膨胀的速度已经 超过了光速 ,我们能够观测到的宇宙是有限的,这一片宇宙也因此被称为是 「可观测宇宙」 。那么,在可观测宇宙之外的宇宙空间还有多大?科学家们试图用宇宙曲率的数据去探究这个问题,但在经过测量之后研究者们发现, 我们的宇宙近乎平直,也就是说它很可能大小无限 。
宇宙真的会这样一直膨胀下去吗?也有学者对此持反对意见。根据 热力学定理 ,宇宙的物质之间相互远离到一定程度后,会进入 「热寂」 阶段,这时候一切活动都会停止, 宇宙将进入类似于「死亡」的状态 。
然后, 新的「大爆炸」又会出现,一切都是物质世界的轮回 。不管怎么说,天体是不可能掉到宇宙「底部」的,因为它 并不存在真正的底部 ,也就是引力中心,在一个无限大的空间里不会有这样的概念。但这样也无法完全解释, 所有天体都「固定」在自己位置的现象,毕竟它们的质量都很大。
天体的惊人质量
根据万有引力定理, 质量越大的东西引力也越大 ,比如我们身处的地球,其质量就比月球要大得多,因此 地球的引力拉着月球围绕我们旋转 ,数十亿年来都是地球忠实的「守护者」。同样地, 太阳的质量也比地球要大得多 ,所以 地球成为了太阳系的一员 。
太阳虽然名为「恒星」,但其实也不是完全「恒定不动」, 它在自转的同时也围绕着银河系中心旋转 。我们虽然不能够完全确定「银心」究竟是什么物质,但不少科学家都认为那是一个 超大型的黑洞 ,其质量不是恒星可以比拟。那么,这些天体的质量究竟有多大?
地球的质量大约是60万亿亿吨,而太阳的质量是地球的33万倍 。令人惊讶的是,太阳在恒星里也算是「小个子」,我们目前发现的质量最大的恒星是 R136a1 , 其质量是太阳的两百多倍 ,而体积并没有比太阳大多少,可见其密度之大。
既然众多的天体并不是「轻飘飘」,那么我们最终要去往哪里?针对这个问题,研究者提出了两种看法,分别是 「被引力互相控制」和「暗物质控制」 。下面我们就来看看这两种说法各自的理由是什么吧。
引力让天体悬浮?
我们知道月球被地球的引力束缚着围绕旋转,而地球被太阳的引力束缚着。那么, 为什么月球不会因为地球的引力吸引撞向地球,而地球也不会因为太阳的引力而一头撞向太阳呢? 这和我们在地球上体会到的引力可 不一样 。
其实是因为,我们本身就在旋转,所以在 引力之外还有离心力 ,这让地球能够在自己的轨道上旋转。人类发射 人造卫星 也是如此,当飞行器的速度达到 「第一宇宙速度」 之后,我们就能够 脱离地球引力的一部分束缚 ,从而实现 围绕地球飞行 ,而不是像地球上的物质那样直接撞向地面。
在这种理论的支撑下我们很容易得出怎样的结论: 宇宙中的天体都是这样受到了束缚 ,太阳被银河系束缚,银河系被巨引源束缚…… 所以宇宙万物都在不断地运动中保持平衡 ,不会像大爆炸之前在「奇点」里那样全部挤在一起。
但是,有两个问题是这样的理论无法解释的,一是天体就算再大也有限度,那么 最大的天体又是被什么引力所束缚 ?按理说宇宙中应该没有比它的引力更大的天体了;二是为什么这些天体围绕旋转是按照 平行的轨道 来的?比如太阳系的行星质量不一,但基本上都在同一个黄道面运动,而银河系也是圆盘状不是球形。
暗物质在推动?
因为引力束缚学说有这两个问题,所以一些学者提出了另一个观念,那就是 暗物质在束缚和推动天体「漂浮」 。什么是暗物质?这个名称指的是 宇宙中那些无法用肉眼去观察的事物 ,而暗物质 无处不在 ,即使是那些我们认为是「真空」的宇宙空间里也充斥着暗物质,其总量占到了 宇宙物质的百分之九十五 。
这些物质虽然让我们很难感受到「质量」和「运动」,但它们却会 源源不断地释放出能量 ,这些能量能够推动和束缚那些我们可以进行观测和干预的物质。
有学者认为 ,宇宙大爆炸之后之所以还在不断地膨胀,就是因为暗物质的推动。 宇宙空间中充斥着的暗物质就像是海中的水,我们周围的空气,虽然很难看到但是却无处不在,将所有天体之间的间隙填满。
同样地,这些暗物质用其产生的能量 让天体之间平衡在同一个「平面」上 ,不会出现因为只有引力束缚而呈现出球形的的轨迹。这个理由似乎很有道理,但其最大的问题是,现在对于暗物质的研究还处在起步阶段,一些在科学家甚至根本不承认暗物质的存在。
实际上,我们至今都没有搞清楚 宇宙大爆炸的最初「动力」 究竟是什么, 很有可能是物质在到达了一定温度之后产生的爆发现象。 但是,我们的宇宙在变得越来越冷,膨胀的速度却并没有因此而放缓,这并不是单纯的热能能够解释。
既然暗物质可以以比光速还快的速度去推动天体,那么我们能不能利用暗能量去帮助人类的未来的发展?这是众多研究者目前感兴趣的问题,它很有可能是未来进行宇宙探索的答案。
人类对于宇宙和暗物质的研究
不管是万有引力的控制还是暗物质的束缚,其实都是我们的研究者在 研究宇宙天体运行过程中提出的一些猜想 ,并不百分百证实。也许在未来,我们的研究者还会提出更加可信的理论,去解决这个困扰我们多年的问题。
人类只是一颗小小行星上的渺小生命,也许我们从诞生直到灭亡都无法真正了解宇宙的全貌,理解宇宙的运行,但这也无法阻止我们 继续向前迈进 , 去追求更多知识 。
人类不可能局限在如今已经探索的范围内,我们迟早要向着更加遥远的地方的进发。但摆在我们面前的问题是, 我们缺乏更加先进的推进装置,按照目前的速度几乎不可能在短时间内离开我们所在的星系 。
一些学者已经开始研究 暗物质推进装置 ,如果我们能够利用这种物质的能量,那么在未来进行星际旅行就成为了可能,甚至是突破光速,完成真正的 「时空旅行」 。虽然目前看来这些都还只是所谓「幻想」,但无疑都是我们未来发展的目标和方向。
结语
对于整个宇宙来说,人类的存在都过于渺小,不管是时间还是空间,我们能够占有的部分都是那么有限,根本无法对于更广阔的宇宙进行任何改造。但从另一个方面来说, 人认识到自己的真正实力并没有什么坏处 ,至少我们不会像以前那样再认为自己是「宇宙中心」。
这种错误的认知在一定程度上妨碍了我们的发展,让人类沉溺于目前的成就,失去前进的动力。 尽管庞大的宇宙给我们带来了压力,但这也是动力, 我们如果想改变自己的地位,那么就需要更加努力奋斗才行。
人类进入太空还不到一百年,我们对于太阳系的探索也依然有限。即使是 理论比实践走得更快 ,人类的拥有的知识也还是不多。所以对于我们来说,这样的「苦恼」非常正常。
我们现在的科学技术发展如此之快,也许仅仅数十年之后,我们的生活就会和现在产生天壤之别,等到那个时候, 人类对于宇宙的认识一定会更加全面 ,这些困扰着如今的我们的问题,说不定也都能够得到答案。