在浩瀚的宇宙中,地球渺小得如同一粒微尘,而这一粒“微尘”,却是人类在宇宙中唯一的家园,对于人类来讲,这样的情况着实有点尴尬。
或许我们可以乐观地认为,人类的尴尬只是暂时的,随着时间的推移,人类的科技水平会越来越高,在宇宙中的活动范围也会越来越大,终有一天,人类的足迹将会踏遍整个宇宙。
然而实际情况却很可能并非如此乐观,因为科学家对宇宙的探索,揭示了一个令人难以接受,却无可奈何的事实:人类正在被宇宙慢慢地孤立。为什么这么说呢?下面我们就来简单了解一下。
在过去的很长一段时间里,人们都普遍认为宇宙在整体上是静态的,它既不会扩张,也不会收缩,然而在进入20世纪之后,科学家却逐渐否定了这一观点,因为在经过大量的观测之后,科学家确认一种现象,那就是宇宙其实是处于一种持续膨胀的状态。
为了理解宇宙膨胀,我们可以通过一个简单的思想实验来说明。想象一把尺子,刻度线均匀分布,每一毫米都有一个刻度,现在这把尺子开始均匀地膨胀,在1秒之后,它膨胀成原来的2倍(如下图所示)。
很明显,在这个过程中,尺子上的每个刻度就都会因为尺子的膨胀而具备相互远离的速度,并且距离越远,这种相互远离的速度就会越快,例如两个刻度线之间的距离为1毫米,它们相互远离的速度就为1毫米/秒,距离10毫米,则为10毫米/秒,距离50毫米,则为50毫米/秒。
据此我们不难想象,如果这把尺子的长度足够长,比如超过30万公里,那么在它膨胀的过程中,其两端相互远离的速度就会超过光速。
同样的道理,宇宙的膨胀也类似这把膨胀的尺子,简单来讲就是,宇宙的持续膨胀也会导致我们与那些遥远的天体之间具备相互远离的“退行速度”,距离越远,“退行速度”就越快,当达到一定距离时,“退行速度”就会超过光速。
看到这里,你可能会问了,这不是违背了相对论了吗?其实不然,因为相对论只限制了物质在空间中的运动速度,以及信息的传播速度不能超过光速,而宇宙膨胀导致的“退行速度”,其本质则是空间的扩展,所以这并没有违背相对论。
需要知道的是,当我们观测宇宙中的天体时,实际上是在接收这些天体发出的光,所以如果某个天体相对于我们的“退行速度”超过了光速,就意味着它发出的光在向我们传播的同时,又会因为宇宙的膨胀而以超光速远离我们而去,结果就是:这个天体发出的光线将永远无法抵达地球,导致我们无法观测到它的存在。
由于距离越远,“退行速度”就越快,因此我们人类在宇宙中就只能够观测到一个有限的范围,而这个范围其实就是所谓的“可观测宇宙”。
重要的是,宇宙的膨胀是持续的,并没有任何停止的迹象,这就意味着,“可观测宇宙”中的天体,其实也在因为宇宙的膨胀逐渐远离我们而去,随着时间的推移,它们会距离我们越来越远,“退行速度”也越来越快,最终消失在可观测宇宙之外,成为我们再也无法观测到的存在。
由此可见,人类正在被宇宙慢慢地孤立,尽管这是一个缓慢的过程,但它一直在持续。根据科学家的预测,在遥远的未来,除了人类所在的“本星系群”(由银河系、仙女座星系、三角座星系等数十个星系组成的结构)能够依靠引力维系在一起之外,其他的星系都将在人类的视野之中消失不见(如果那时还有人类的话)。
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