94%的星系无法观测,宇宙超光速膨胀的背后,是人类文明的孤独

2024年03月31日12:25:16 科学 1247

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综述

在深邃黑暗的宇宙中,亿万颗星辰闪烁,点缀着无垠的宇宙苍穹。然而,尽管星辰璀璨,宇宙却仍是一个略显冰冷与孤独的世界。

曾经,我们以为自己了解了宇宙的一切,但随着科学的进步,人类不得不承认一个问题,对于宇宙的研究或许永远不会有终点了。面对着绝对的法则制约,或许直到我们灭亡,也不能搞清楚宇宙的全貌到底如何了。

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宇宙膨胀是什么意思?

宇宙的膨胀,简单来说,就是宇宙中的空间正在不断地扩张,使得宇宙中物质之间的距离也在逐渐增加。这并非是物质本身在移动,而是空间本身的扩张。

就好像在一个气球上点两个点,当你吹气球时,气球上点之间的距离会变大,但是这些点本身并没有移动,而是气球本身变大了。宇宙的膨胀也是这样的情况,只不过宇宙是一个四维的空间,而不是一个二维的表面。

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那么,宇宙的膨胀是如何被证实的呢?这要感谢一位名叫埃德温·哈勃的天文学家。在上个世纪二十年代,哈勃利用望远镜观测了一些遥远的星系,他发现了一个神奇的现象:这些星系都在向远处飞奔,而且越是原本离我们就很远的星系,也在以更快的速度离我们远去。

这个定律后来也以他的名字命名,它揭示了宇宙的膨胀现象。后来,科学家们又发现了其他证据,也反映了宇宙的膨胀。

通过这些观测,科学家们基本上确定了宇宙的膨胀是一个真实的现象,而不是观测时的误差导致的谬误。

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根据哈勃定律,科学家们就可以对宇宙变大的速率进行演算,得出来的数值也就是所谓的哈勃常数

然而,哈勃常数的数值到底是多少却还有一些不同的意见,不同的测量方法可能会得出不同的结果,但一般在约70公里每秒每兆秒差距(km/s/Mpc)左右

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这个单位可能有些抽象,简单来说,两个隔着一兆秒差距(大约相当于326万光年)的物体,它们每秒会增加70公里的距离。虽然这看起来很快,但实际上对于宇宙的尺度来说却微不足道。

因此,这种现象并不会影响离地球很近的天体,比如在整个银河系内这种现象都不会造成什么影响,因为星球之间的引力足以抵消膨胀带来的距离变化。

但对于那些距离我们非常遥远的星系来说,这种现象将会显著地改变它们的位置和状态。

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对宇宙的影响

首先,我们需要明确一下什么是可观测宇宙。可观测宇宙是指我们能够用光或其他电磁波观测到的宇宙范围,其大小由宇宙的年龄和膨胀速度共同决定。

宇宙的年龄决定了光能够传播的最远距离,即宇宙的视界;而宇宙的膨胀速度则决定了光能够到达的最远距离,即宇宙的边界。

这两者并不一定相等,因为膨胀速度可能随时间变化,甚至可能超过光速因此,我们能观察到的范围始终是有限的,且伴随着宇宙进一步的演变,这个范围还可能会扩大或缩小。

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这种现象让我们看到的宇宙越来越有限,同时也只能看到更为古老的景象。它导致了宇宙中的物质之间的距离不断增加,这意味着我们观测到的光花费了更长的时间才抵达了我们这里,并且在这段漫长的旅途中,光会产生一种名为红移的现象。

这就让我们所见到的远处的景色变得越来越暗、越来越红,同时也只能呈现出它们过去的状态。换言之,我们观测到的宇宙是一个延迟和扭曲的版本,而非实时的宇宙。

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当膨胀速度超过了光速,也就是一些星系远离我们的速度比光的传播速度还要快,就会导致我们永远无法观测到它们发出的任何光或信号。

换句话说,它们已经超出了我们可观测宇宙的边界。据一些天文学家推算,我们目前能够观测到的宇宙仅占整个宇宙的6%左右,而剩下的94%,以我们目前的科技水平来说,无法再了解到与它们有关的任何信息了。这就是我们所说的宇宙的视界问题,它限制了我们对宇宙的探索。

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即便如此,我们仍然能够看到可观测宇宙内的一些天体结构。此外,我们还能够观测到一些遗留在宇宙中的能量,如比较出名的微波背景辐射,它是宇宙诞生后留下的最初的光,蕴含了宇宙的一些重要信息,对于我们研究宇宙的历史十分重要。

我们根据理论还推测出存在着暗物质暗能量,它们在星际空间中可以说是无处不在,却又无法直接看到,同时又对宇宙的演化起着重要作用。

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结语

虽然我们无法看清宇宙的全貌,也很有可能永远只能在一小片区域里活动,这个结论看起来让人类显得更孤独了。

但也正是这种孤独,推动着我们不断探索宇宙的边界,寻找更多的答案,寻觅与其他文明的联结。

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