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一個令人難以接受,卻又無可奈何的事實(shí):人類正在被宇宙慢慢地孤立

 魅力科學(xué)君 2024-09-19 發(fā)布于四川

在浩瀚的宇宙中,地球渺小得如同一粒微塵,而這一粒“微塵”,卻是人類在宇宙中唯一的家園,對于人類來講,這樣的情況著實(shí)有點(diǎn)尷尬。

或許我們可以樂觀地認(rèn)為,人類的尷尬只是暫時的,隨著時間的推移,人類的科技水平會越來越高,在宇宙中的活動范圍也會越來越大,終有一天,人類的足跡將會踏遍整個宇宙。

然而實(shí)際情況卻很可能并非如此樂觀,因?yàn)榭茖W(xué)家對宇宙的探索,揭示了一個令人難以接受,卻又無可奈何的事實(shí):人類正在被宇宙慢慢地孤立。為什么這么說呢?下面我們就來簡單了解一下。

在過去的很長一段時間里,人們都普遍認(rèn)為宇宙在整體上是靜態(tài)的,它既不會擴(kuò)張,也不會收縮,然而在進(jìn)入20世紀(jì)之后,科學(xué)家卻逐漸否定了這一觀點(diǎn),因?yàn)樵诮?jīng)過大量的觀測之后,科學(xué)家確認(rèn)一種現(xiàn)象,那就是宇宙其實(shí)是處于一種持續(xù)膨脹的狀態(tài)。

為了理解宇宙膨脹,我們可以通過一個簡單的思想實(shí)驗(yàn)來說明。想象一把尺子,刻度線均勻分布,每一毫米都有一個刻度,現(xiàn)在這把尺子開始均勻地膨脹,在1秒之后,它膨脹成原來的2倍(如下圖所示)。

很明顯,在這個過程中,尺子上的每個刻度就都會因?yàn)槌咦拥呐蛎浂邆湎嗷ミh(yuǎn)離的速度,并且距離越遠(yuǎn),這種相互遠(yuǎn)離的速度就會越快,例如兩個刻度線之間的距離為1毫米,它們相互遠(yuǎn)離的速度就為1毫米/秒,距離10毫米,則為10毫米/秒,距離50毫米,則為50毫米/秒。

據(jù)此我們不難想象,如果這把尺子的長度足夠長,比如超過30萬公里,那么在它膨脹的過程中,其兩端相互遠(yuǎn)離的速度就會超過光速。

同樣的道理,宇宙的膨脹也類似這把膨脹的尺子,簡單來講就是,宇宙的持續(xù)膨脹也會導(dǎo)致我們與那些遙遠(yuǎn)的天體之間具備相互遠(yuǎn)離的“退行速度”,距離越遠(yuǎn),“退行速度”就越快,當(dāng)達(dá)到一定距離時,“退行速度”就會超過光速。

看到這里,你可能會問了,這不是違背了相對論了嗎?其實(shí)不然,因?yàn)橄鄬φ撝幌拗屏宋镔|(zhì)在空間中的運(yùn)動速度,以及信息的傳播速度不能超過光速,而宇宙膨脹導(dǎo)致的“退行速度”,其本質(zhì)則是空間的擴(kuò)展,所以這并沒有違背相對論。

需要知道的是,當(dāng)我們觀測宇宙中的天體時,實(shí)際上是在接收這些天體發(fā)出的光,所以如果某個天體相對于我們的“退行速度”超過了光速,就意味著它發(fā)出的光在向我們傳播的同時,又會因?yàn)橛钪娴呐蛎浂猿馑龠h(yuǎn)離我們而去,結(jié)果就是:這個天體發(fā)出的光線將永遠(yuǎn)無法抵達(dá)地球,導(dǎo)致我們無法觀測到它的存在。

由于距離越遠(yuǎn),“退行速度”就越快,因此我們?nèi)祟愒谟钪嬷芯椭荒軌蛴^測到一個有限的范圍,而這個范圍其實(shí)就是所謂的“可觀測宇宙”。

重要的是,宇宙的膨脹是持續(xù)的,并沒有任何停止的跡象,這就意味著,“可觀測宇宙”中的天體,其實(shí)也在因?yàn)橛钪娴呐蛎浿饾u遠(yuǎn)離我們而去,隨著時間的推移,它們會距離我們越來越遠(yuǎn),“退行速度”也越來越快,最終消失在可觀測宇宙之外,成為我們再也無法觀測到的存在。

由此可見,人類正在被宇宙慢慢地孤立,盡管這是一個緩慢的過程,但它一直在持續(xù)。

根據(jù)科學(xué)家的預(yù)測,在遙遠(yuǎn)的未來,除了人類所在的“本星系群”(由銀河系、仙女座星系、三角座星系等數(shù)十個星系組成的結(jié)構(gòu))能夠依靠引力維系在一起之外,其他的星系都將在人類的視野之中消失不見(如果那時還有人類的話)。

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