宇宙像一张巨大的蜘蛛网,星系不是随机散落的,它们在引力的作用下聚集在一起,形成了壮观的“星系长城”和“纤维状结构”,在这些发光的纤维之间,则是巨大的黑色空隙,被称为“空洞”。
一般来说,这些空洞的直径在几百万到几千万光年之间,但是在 2004 年,天文学家在检查宇宙微波背景辐射图谱时,发现了一个不可思议的异常,在南半球的波江座方向,有一个极其巨大的、温度极低的区域,通过后续的观测,科学家们倒吸一口凉气: 那里似乎藏着一个直径约 13 亿光年的超级空洞。
在这个范围内,星系极其稀少,甚至可以说是一片死寂的荒漠,它大得违背了现有的宇宙学原理,大得让人怀疑它是不是通往另一个宇宙的窗口,或者是一座精心设计的“宇宙牢笼”。
故事要从宇宙大爆炸的余晖说起,宇宙大爆炸发生后 38 万年,宇宙冷却到光子可以自由穿行,这第一缕光一直传播到今天,就是宇宙微波背景辐射,你可以把它看作是宇宙的“婴儿照”。
理论上这张照片应该是均匀的,无论往哪个方向看,宇宙的背景温度都应该是 2.725K,但是2004 年,NASA 的 WMAP 卫星发回了一张令人困惑的图像,在波江座的方向,有一个巨大的深蓝色斑块,这个区域的温度,比周围平均温度低了 70 微开尔文。
你可能觉得这微不足道?
但在精密宇宙学中,这就像是在平整的柏油马路上,突然出现了一个深不见底的巨坑,根据标准宇宙模型,这种尺度的低温区域出现的概率,低于 1.85%。 也就是说它本不该存在。
最主流的解释是:那里真的什么都没有。
这涉及到爱因斯坦广义相对论中的一个有趣效应,萨克斯-瓦尔夫效应,想象一下光子在宇宙中飞行,就像是一个长跑运动员,当光子进入一个星系团时,它就像是滚进了一个山谷,获得了能量,当光子离开星系团时,它要克服引力爬出山谷,消耗能量,在静态宇宙中,进出能量抵消,光子并没有变化。
但是,我们的宇宙有暗能量,它在加速膨胀,如果光子穿越一个巨大的、几乎没有物质的空洞,由于暗能量在疯狂地拉伸空间。当光子还在空洞里费力爬行那 13 亿光年的路程时,空洞本身被拉大了,变平了。
原本陡峭的下坡路,变得平缓了,结果就是,光子进来时爬坡累得半死,出去时下坡却没赚回多少能量,净结果:光子亏了能量,波长变长,温度变低。
这就是为什么空洞在 CMB 图上显示为“冷斑”,为了制造出 70 微开尔文的温差,反推回去,这个空洞的直径必须达到惊人的 10 亿光年以上,这就是波江座超空洞的真面目:一个巨大的、物质极端匮乏的球体。
虽然被称为“空洞”,但它并不是绝对真空,它内部也有星系,只是密度极低,如果说宇宙的平均密度是繁华的都市,那么波江座超空洞就是撒哈拉沙漠的中心,那里的星系密度可能只有正常区域的 20% 甚至更低。
想象一下,如果我们的银河系不幸诞生在这个空洞的正中心,人类的文明史会被改写成什么样?
在地球上,我们肉眼能看到的星星,绝大多数都处于距离我们几千光年以内的银河系内部,如果银河系孤独地悬浮在这个13亿光年的空洞中心,周围没有仙女座,没有麦哲伦星云,没有本星系群,我们的夜空依然会有星星,但除此之外,背景将是绝对的死寂。
在 1920 年代以前,人类以为银河系就是宇宙的全部,是哈勃发现了仙女座,让我们知道宇宙中有无数个岛宇宙,但如果我们在空洞里,最近的邻居星系也在 6 亿光年 之外,即便我们发明了望远镜,在很长一段历史时期内,我们也只能看到漆黑一片。
那些遥远的星系光芒太微弱了,微弱到我们可能永远无法发现它们,我们会坚定地认为:宇宙只有我们这一个星系,我们是绝对孤独的,这种“井底之蛙”的认知可能会持续几万年,直到我们造出超级灵敏的太空望远镜,才能在黑暗的尽头捕捉到一丝微光。
这种“宇宙级的幽闭恐惧症”,就是波江座空洞最可怕的地方,它是宇宙中最孤独的流放地。
但是北卡罗来纳大学的物理学家劳拉·梅尔西尼-霍顿提出了多重宇宙理论,她认为我们的宇宙并不是唯一的,在这一团“宇宙泡沫”中,我们的宇宙旁边还挤着别的宇宙,在宇宙大爆炸的早期,我们的宇宙可能和另一个邻居宇宙发生了“量子纠缠”或者直接的“物理碰撞”。
那次碰撞极其剧烈,巨大的能量冲击了我们的时空结构,把这一块区域的物质彻底撞飞了,或者导致了这一块时空的永久性损伤,就像两个巨大的肥皂泡挤在一起,接触面上会留下痕迹,波江座空洞,就是另一个宇宙狠狠撞击我们宇宙留下的“淤青”。
如果这个理论是真的,那么那个冷点就不再是“空虚”,而是通往另一个现实的大门,在那 13 亿光年的黑暗背后,可能隐藏着另一套物理定律,另一种完全不同的生命形式。
除了平行宇宙,还有一种虽然不靠谱但非常迷人的科幻解释:卡尔达舍夫 III 型文明。
我们知道,一个高等文明为了获取能量,最终会建造戴森球包裹住恒星,在这个过程中,恒星的可见光会被遮挡,转而辐射出红外线,如果一个文明足够强大,强大到成为了 III 型文明,他们可能不仅仅包裹一颗恒星,而是通过自我复制的冯·诺依曼探测器,殖民并包裹了整个星系团。
如果波江座原本充满了星系,但被一个超级文明完全改造了呢?
他们把几百万个星系都装进了戴森球里,于是光消失了,对于远处的观察者来说,那里变成了一个巨大的黑洞。
当然,这个理论被大多数科学家否定。因为虽然可见光没了,但热力学定律告诉我们,废热是藏不住的,我们应该在那片区域看到强烈的红外辐射,但现实是,那里真的很冷,连红外线都没有。
目前最科学的解释,依然是极端罕见的密度涨落。
也许宇宙并没有我们想象的那么均匀,也许在 138 亿年前的量子涨落中,这一块区域真的就是运气不好,物质稍微少了一点点,随着宇宙的膨胀,这一点的“少”,被放大了亿万倍,最终变成了今天这个横跨 13 亿光年的深渊。
但无论成因是什么,波江座空洞的存在本身,就是对人类的一种震慑,它大到让我们引以为傲的银河系连一粒尘埃都算不上。 它空到让光都要绝望地奔跑十几亿年。
如果未来人类真的掌握了超光速航行,波江座空洞将是最危险的航区,因为那里没有补给站,没有落脚点,没有恒星能源,一旦飞船在那里抛锚,你将面临的是没有任何参照物的、绝对的虚无。 你会悬浮在真正的“虚空”中,上下左右前后,几亿光年内,什么都没有。
尼采说:“当你凝视深渊时,深渊也在凝视你。”
对于天文学家来说,波江座空洞就是那个深渊,它是标准宇宙模型眼中的一粒沙子,让我们意识到我们对宇宙的理解可能充满了漏洞。
它像一只盲眼,提醒着我们: 宇宙不仅仅有璀璨的星云和壮丽的超新星,还有令人窒息的空旷与寒冷,在这个拥挤的宇宙中,这种极致的空,或许才是最可怕的谜题。
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