从历史上看,牛顿到爱因斯坦的科学家们普遍认为宇宙保持一个恒定的状态,不会扩张或收缩。然而在1929年,天文学家埃德温·哈勃利用遥远星系的红移现象首次提出,宇宙其实在不断扩张中。
到了20世纪90年代,科学家进一步发现宇宙的膨胀速度在加快,这主要是因为占宇宙总质量70%的暗能量。而且发现,星系离地球越远,它们远离地球的速度也越快。
由于光速的限制——光速约为每秒30万公里,这意味着我们无法实时看到遥远星系发出的光。因此,科学家定义了一个名为可观测宇宙的特殊区域,以地球为中心,半径为465亿光年,直径为930亿光年,也被称作哈勃体积。
在这个区域内,我们可以观测到绝大多数星系都在远离地球。然而,如果放在整个宇宙的范围看,地球并不是任何中心点。
根据哈勃望远镜的测定,宇宙的膨胀速度约为每326万光年67公里每秒,这个速度比引力作用慢,使得像仙女座星系这样的星系有朝一日能与银河系相撞。在极远的距离上,数千万光年之外的星系受到宇宙膨胀的影响显著,光线到达地球需要更长的时间。
一旦星系与地球的距离超过145亿光年,由于宇宙的膨胀速度超过光速,这些星系发出的光将无法到达地球,从而永远处于我们的观测之外,按照科幻小说【三体】中的说法,这些星系就位于地球的光锥之外。
如果暗能量的比例维持在70%,宇宙膨胀的速度将会更加加速。最终,所有的星系都将远离地球,银河系将成为可观测宇宙中的唯一星系。同时,银河系内的星体因宇宙超光速膨胀而相互远离,最终可能导致银河系的解体。
在宇宙尺度上,物质密度的降低将撕裂每一颗恒星、行星乃至原子,最终整个宇宙中将不存在任何物质。
但是,这种所谓的大撕裂预计发生的时间跨度以万亿年计,与我们生存的时间相比极为遥远。而37亿年后仙女座和银河系的碰撞,或50亿年后太阳变为红巨星,相较之下似乎并不那么切实。
相比之下,对我们现实生活影响更大的是月球和火星的探索、地球的气候变化以及近地小行星的威胁。