宇宙究竟有多大?

事实上,没有人能准确地回答这个问题,因为人类在宇宙中能看到的范围是有限的,我们常说直径930亿光年,仅仅是可观测宇宙的范围而已,也就是以地球为中心,465亿光年为半径的球形区域。

天文学界已经证明在这个范围之外,宇宙空间还在以超光速的速度扩张,只不过没人能知道那里究竟是什么情况。

更悲催的是,哪怕是在直径930亿光年的可观测宇宙之内,人类文明的视野也是极其有限的,因为宇宙学家通过测定星系红移速度后,发现在目前的可观测宇宙里,有97%的星系实际上处于失联状态,它们发出的光由于宇宙超光速的原因,永远也不可能飞到地球被天文学家看见。

换言之就是说:人类被宇宙“孤立”了

从历史上来看,人类文明的宇宙观念经历了从地心说到日心说,从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对时空观,这两次重大的转变。

但不论是牛顿还是早期的爱因斯坦,他们都倾向于一个稳恒态宇宙,也就是说宇宙本身是静止不动的,只有宇宙之内的星系和恒星们会在引力作用下不断运动,一直到20世纪初镜片研磨技术的进步导致大型天文望远镜诞生后,天文学家才有了对宇宙进行深度观测到能力,星系的秘密才开始被逐渐揭开。

1929年,美国天文学家埃德温.哈勃对46个河外星系进行了研究,其中24个被推算出了距离,由此得出了视向速度与距离之间呈正比,同年哈勃发表了著名的哈勃红移定律,证实了宇宙是在不断膨胀的,并且是全空间的均匀膨胀。

那么宇宙会永远膨胀下去吗?

1997年,天文学家布莱恩.施密特为了发现红移高于z=0.9的Ia型超新星,与尼古拉.桑奇夫创立了”高红移超新星搜索小组”,哈佛大学天文学家罗伯特.基尔作为成员也在其中,在观察超新星时,他惊奇的发现:

宇宙非但没有在自身重力下降低膨胀速度,反而在以一种看不见的,无人能解释的神秘力量推动下加快膨胀。

人们猜测,有一种看不见的物质在控制着宇宙,它不同于我们已发现的一切属性及其存在机制,因此科学家把这种物质称为暗物质,把它所释放的能量称为暗能量。

彼时爱因斯坦第一代宇宙方程中的宇宙常数已经早早被人遗忘,但进一步的宇宙学观测指出,暗能量的状态方程类似于爱因斯坦的宇宙常数,并且认为暗能量已经至少存在了90亿年。

后来欧航局普朗克卫星的数据表明

我们宇宙中暗能量占比68.3%,暗物质占比26.8%,而我们能看见的普通物质只占了4.9%,所以正是暗能量让宇宙继续加速膨胀,让宇宙中的所有星系都在加速远离地球,导致人类在宇宙中越来越被孤立。

考虑到真正的宇宙远大于可观测宇宙,导致了一些宇宙大爆炸之初的光线还没到达地球,所以天文学家目前对宇宙的认知还是很肤浅的。

但宇宙的边缘区域正在以超光速膨胀,假如暗能量不会被消耗,宇宙膨胀的速度只会越来越快,这就意味着未来视界以外的时间点永远无法被观察到,因为它们的光线在超光速膨胀的空间下永远不能到达地球。

假如人类以地球为中心,向四周以光速发射信号,最终信号只能到达可观测宇宙3%的星系,其余的就永远消逝在了不断膨胀的宇宙空间中。

这听起来的确有点悲观,人类就像一个不断发出呼喊的孩子,但却几乎没有人能够听到我们的呼喊声,不过上面我们也提到,科学理论会随着不断深入了解的事实而更新换代,也许有一天,科学家会发现我们现有的理论也是完全错误的。