宇宙一詞在古籍中的含義是“古往今來(lái)所以時(shí)間和空間的集合”,而現(xiàn)代科學(xué)中的宇宙,大體上也是這個(gè)意思20世紀(jì)20年代,在威爾遜山天文臺(tái)工作的美國(guó)天文學(xué)家埃德溫.哈勃,利用當(dāng)時(shí)世界上最強(qiáng)大的胡克天文望遠(yuǎn)鏡,拍下了仙女座的照片,而后又通過(guò)照片中的造父變星,確定了仙女座是一個(gè)位于銀河系之外的,和銀河系一樣擁有海量恒星的星系。 哈勃的這一發(fā)現(xiàn),讓人類(lèi)知道了宇宙空間中存在大量星系,而不只是銀河系這一個(gè)星系,于是乎以往的“銀河系孤島模型”破產(chǎn)了,天文學(xué)也出現(xiàn)了名為“星系天文學(xué)”的新分支,埃德溫.哈勃就是星系天文學(xué)之父。 哈勃除了發(fā)現(xiàn)河外星系,還測(cè)定了河外星系的光譜數(shù)據(jù),并且在光譜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),除了仙女座星系光譜藍(lán)移,其余的星系光譜都在朝紅色端移動(dòng),這意味著仙女座星系在靠近銀河系,而其他星系在遠(yuǎn)離銀河系。 由于可見(jiàn)光也是電磁波,因此它和聲波一樣也遵循多普勒效應(yīng),而根據(jù)多普勒效應(yīng),光源在遠(yuǎn)離觀察者的時(shí)候,觀察者接受到的光源,光譜線就會(huì)向紅色端移動(dòng),反之如果光源靠近觀察者,光譜線就會(huì)向藍(lán)色(紫色)端移動(dòng)。 那么是什么原因?qū)е铝耍^大部分星系都在遠(yuǎn)離地球呢?當(dāng)時(shí)的主流宇宙學(xué)理論并不能給出答案,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的主流理論認(rèn)為宇宙是靜態(tài)的,甚至連愛(ài)因斯坦,都在早期廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程中,添加了“宇宙常數(shù)”項(xiàng),來(lái)保證宇宙的穩(wěn)恒態(tài)(愛(ài)因斯坦在聽(tīng)說(shuō)哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹后,馬上就把宇宙常數(shù)刪了)真正給出答案的,是當(dāng)時(shí)并不被認(rèn)真對(duì)待的“宇宙大爆炸理論” 大爆炸理論認(rèn)為,我們的宇宙是在一次大爆炸中誕生的,因此宇宙時(shí)空絕不是靜止的,應(yīng)該是膨脹的才對(duì),所以哈勃才會(huì)發(fā)現(xiàn)星系都在遠(yuǎn)離地球,至于仙女座星系為何接近地球,大爆炸理論給出的答案是“仙女座星系距離地球太近了,宇宙膨脹之力在這種百萬(wàn)光年都尺度上,比不上兩個(gè)星系施加給彼此的引力,所以仙女座星系才會(huì)靠近銀河系” 對(duì)宇宙學(xué)家來(lái)說(shuō),宇宙的超光速膨脹無(wú)疑是最具顛覆性的科學(xué)發(fā)現(xiàn),但對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō),宇宙膨脹并不是什么好事因?yàn)樵缭?9世紀(jì),物理學(xué)家麥克斯韋就證明了,可見(jiàn)光屬于電磁波,并且電磁波的速度等于真空光速,20世紀(jì)初,愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論又提出了“光速不變且不可被超越” “光速不可被超越”,意味著光速就是宇宙中信息傳遞速度的上限,因此河外星系不論遠(yuǎn)近,它們發(fā)出的光都只能以每秒三十萬(wàn)公里的的“龜速”,在動(dòng)輒幾百萬(wàn)光年,數(shù)億光年的宇宙中飛行。 “可觀測(cè)宇宙”就是在光速不變,和宇宙膨脹超光速的“矛盾”中誕生的根據(jù)最新的哈勃常數(shù)67.8km/s/Mpc,空間距離每增加326萬(wàn)光年,空間膨脹速度就會(huì)增加67.8km/s,天文學(xué)家計(jì)算出了,“465億光年外的星系退行速度超過(guò)光速” 這一事實(shí)這意味著465億光年外的星系,發(fā)出的光還沒(méi)飛到地球。所以說(shuō)可觀測(cè)宇宙就是一個(gè)“以地球?yàn)橹行?,半?65億光年的球形空間”,這個(gè)空間以外的光,還沒(méi)有來(lái)得及飛到地球,所以目前的天文學(xué)家只能研究可觀測(cè)宇宙。 因此現(xiàn)如今天文學(xué)的主要矛盾,就是無(wú)法打破的光速限制,和同樣無(wú)法打破的宇宙膨脹超光速之間的矛盾。 那么可觀測(cè)宇宙之外是什么呢?現(xiàn)代宇宙學(xué)認(rèn)為,可觀測(cè)宇宙之外是海量星系構(gòu)成的“未觀測(cè)宇宙”,那里的星系分布和構(gòu)成以及密度,和可觀測(cè)宇宙內(nèi)不會(huì)有太大區(qū)別,因?yàn)榇蟊ɡ碚摰幕?,就是“各?xiàng)同性原理”,而這一原理,在哈勃望遠(yuǎn)鏡若干張深場(chǎng)照片中,也都得到了證實(shí)。 根據(jù)暴漲理論計(jì)算出的“全宇宙”,大小從可觀測(cè)宇宙的250倍,到上百億倍不等,所以說(shuō)這些數(shù)據(jù)看看就好,沒(méi)什么意義。 事實(shí)上就像物理定律在黑洞奇點(diǎn),大爆炸奇點(diǎn)處失去意義一樣,可觀測(cè)宇宙之外的事,對(duì)目前的天文學(xué)界,以及人類(lèi)文明來(lái)說(shuō)也沒(méi)有什么意義,因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)無(wú)法主動(dòng)去改變,可觀測(cè)宇宙之外的事物。 值得一提的是,每個(gè)智慧文明的可觀測(cè)宇宙其實(shí)都不一樣,如果有一個(gè)智慧文明,距離地球465億光年,那么它們的可觀測(cè)宇宙,就是以它們的母星為中心,半徑465億光年的球形空間,而地球就在這個(gè)空間的邊緣。 盡管目前的宇宙微波背景輻射圖,表明我們的宇宙“十分平坦”(無(wú)限延伸的平面),但也有宇宙學(xué)家認(rèn)為現(xiàn)如今微波背景輻射圖,只是可觀測(cè)宇宙內(nèi)的輻射圖,因此它的平坦并不意味“整個(gè)宇宙”都十分平坦,四維閉合超球體,和馬鞍面,仍是可能存在的宇宙形狀。 總結(jié)可觀測(cè)宇宙有意義也好,未觀測(cè)宇宙沒(méi)意義也罷,對(duì)目前宇航速度,還達(dá)不到千分之一光速的人類(lèi)文明來(lái)說(shuō),其實(shí)都沒(méi)什么“現(xiàn)實(shí)意義”,在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái),人類(lèi)文明仍將處于并且長(zhǎng)期處于太陽(yáng)系時(shí)代、 |
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