94%的星系已失联,孤独的人类文明,真的是宇宙中仅存的文明了?

萌萌知识馆 2023-04-25 18:35:51

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从1912年到1922年,美国天文学家维斯托·斯里弗观测了41个星系的光谱,并发现其中的36个星系的光谱发生红移,这表明这些星系正在远离地球。

爱因斯坦在1916年提出了广义相对论,随后物理学家和数学家根据该理论建立了一个动态的解决方案,与当时的“静态宇宙”观念产生了矛盾。

1927年,比利时天文学家乔治·勒梅特计算出爱因斯坦场方程的一个解:宇宙正在膨胀。

1929年,美国天文学家埃德温·哈勃发表其观测结果,即距离银河系越远的星系,远离银河系的速度越快,从而支持了宇宙正在膨胀的理论。这个速度与距离的比被称为哈勃常数。

随着时间推移,哈勃常数的测量方法得到了逐步改进。21世纪初,最精确的测量结果给出的哈勃常数范围在67.8±0.77到74.3±2.1千米每秒每百万秒差距之间。

而现代学术界的主流观点认为:宇宙正在加速膨胀。这也正是天文学与宇宙学发展百余年而得出的科学结论。

这张照片是哈勃望远镜在2012年拍摄的“哈勃极深场”。

其中的光点代表星系,比地球和太阳都庞大。最遥远的光点距离我们133亿光年。照片只覆盖了全天区面积的1270万分之一,却包含了数以万计的星系,这揭示了宇宙中星系分布的基本情况。根据哈勃极深场的数据,天文学家估计宇宙中至少有2万亿个星系,而这一数字还在不断上升。如果考虑到未观测宇宙,该数字将增至至少7万亿个星系。

然而,由于宇宙学家和天文学家的共同研究表明,可观测宇宙内97%的星系已经失去了与地球文明的因果联系,这意味着无论它们发生什么,都不会影响人类文明,同时人类文明也永远无法影响到这些星系。出现这样的情况,就是因为上文提到的“宇宙膨胀”,而科学家目前在理论上认为,之所以宇宙会膨胀,正是因为存在一种神秘的能量——暗能量,它是导致宇宙加速膨胀的主要驱动力。 而这种暗能量是一种填满整个宇宙的恒定负压能量形式。

暗能量的存在和本质至今仍然是宇宙学和粒子物理学领域探索的重要课题。科学家们在通过观测宇宙微波背景辐射和超新星爆炸等现象来了解暗能量的性质。 暗能量对于我们理解宇宙的结构和演化具有重要的意义。目前的理解是宇宙的膨胀速度将继续加速,这意味着未来的宇宙将会变得更加孤独、更加冷清,因为宇宙中的星系将会越来越远离彼此,而且膨胀速度将会越来越快。尽管我们对暗能量的本质和存在还知之甚少,但其对于理解宇宙结构和进化具有重要的意义。天文学家通过观测宇宙微波背景辐射、超新星爆炸等现象寻求了解暗能量的性质。

虽然我们已经有了大爆炸和宇宙暴涨等理论,但这些理论并没有解答出全部问题。从理论上讲,由于万有引力的存在,宇宙的膨胀应该在某种程度上减速,但90年代的超新星观测却表明宇宙正以加速度膨胀,暗示着存在着某种不为人知的外力。近年来,物理学家提出了“暗能量”这个概念来解释这种现象,认为暗能量是一种填充整个宇宙的恒定负压能量形式,斥力是其表现形式,它导致星系之间在膨胀的空间中被推开。而目前,暗能量被认为占据了宇宙总物质能量的75%,是宇宙中仅次于暗物质的组成部分。

那么因为暗能量的存在,是否会导致宇宙中的万物都会“互相远离”呢?答案是否定的。科学家曾经预测,仙女座星系将在45亿年后与银河系发生碰撞。然而,通过欧洲航天局的盖亚卫星观察,人们发现仙女座和银河系的星系晕已经开始接触,表明它们可能已经发生了碰撞。尽管科学家之前认为随着宇宙的膨胀,星系之间的距离会越来越大,但卫星传回的数据显示银河系和仙女座星系朝着同一个方向运动,一旦到达同一个点就会碰撞。也就是说,银河系据推算将在45亿年后与处女座星系碰撞。最近的研究还证实了仙女座星系的重要性,因为它的范围远远超过银河系,并且一旦发生碰撞,可能形成一个比银河系大两倍的超级星系。

虽然人们对宇宙的探索变得越来越深入,但我们对这些星系的质量和中心位置等方面的了解仍然很有限。2021年7月,国外某天文学的期刊中刊发了一篇关于银河系中螺旋臂“断裂”现象的文章。据报道,这一异常情况首次被发现于人马座旋臂,并被描述为“突出的恒星和气体云”,并以与其旋臂方向相反的方向延伸出约3000光年。加州理工学院的天体物理学家迈克尔库恩利用斯皮策望远镜和盖亚天文台的数据创建了该旋臂的3D图像,进一步展示了这一拉伸状物体的外观和形态。尽管有一些科学家质疑这是否真的是一个断裂,因为尚不清楚这些逃逸的年轻恒星是如何形成的,但这一发现对于我们了解银河系的结构和演化具有重要意义。

虽然目前地球所在的太阳系位于猎户座旋臂上,不太可能受到影响,但如果这种断裂趋势继续发展,未来可能会引起更多的讨论和关注。随着现代科学的不断进步,人类的想象空间变得更加广阔,许多不可能实现的事情也被变为可能。我们已经观测到的可观测宇宙,其直径已经达到了九百三十亿光年之巨,而在宇宙起源的学说中,大爆炸理论至今仍然是学术主流。该理论认为,宇宙始于一百三十亿年前的史瓦西奇点,随后由外部刺激飞速膨胀,导致了宇宙的大爆炸,从而引发了可观测宇宙的诞生。

然而,自上世纪末以来,物理学家哈勃的观察表明,宇宙并未停止膨胀,而是一直以超光速三倍左右的速度不断扩张。这也意味着,所有的星系都将在未来消失于人类的视野之中,这对人类来说显然是一个不幸的消息。据美国哥伦比亚大学天文系教授韦恩所言,这种变化大约需要五十亿年的时间来达到顶峰,届时整个宇宙都有可能会在不断膨胀的暗能量和时空下破碎。

但是,我们不能忽略“时间”的尺度,毕竟,从我们自身的角度来看的话,这个时间尺度实在是太长了,说不定那时候的人类已经研究出来了“平行宇宙”的本质,打开了平行宇宙的大门。

我们接着回到暗能量这个话题,暗能量就像给气球里打进去的气,会让气球一直胀气变大。宇宙就像是这个气球,因为暗能量的作用,内部的空间被撑得越来越大,膨胀的速度也越来越快。当这个宇宙大气球最终被暗能量撑得无法在扩张时,宇宙就会全部被撕裂开来,地球和其他行星将被强行剥离出太阳系,太阳也会被摧毁。

据科学家估算,暗能量占据了当前宇宙70%的成分,而且神秘的暗能量遍及宇宙各个区域。根据宇宙大撕裂理论,暗能量将摧毁宇宙每个区域,在“宇宙终结”之前的约3290万年之前,银河系将经历引力崩溃。不过,好消息是,世界末日在遥远的167亿年之后才会到来,因此现在无需为此担心。

与宇宙大撕裂理论相反的是,宇宙大坍缩指的是暗能量最终将吸收完暗物质。无论宇宙的膨胀速度是变快还是变慢,都将会到达一个临界点。当这个临界点到达后,宇宙就会像气球放气一样,四周迅速闭合。星系的引力作用向内部坍缩,所有星系越聚越紧,最后形成一个紧密的物质团,最终摧毁宇宙中所有的生命。

不过,科学家们已经证实了这个理论是错误的。 这一切,还要归功于爱因斯坦的研究,要知道,爱因斯坦是一位对人类做出重大贡献的伟人。在1917年,他通过广义相对论提出了一组引力方程式,预示着宇宙是在做永恒运动,而这一点已经被现代科学家证实。当时,这个理论与他自己提出的爱林斯坦宇宙中的静止论相矛盾。于是,他添加了“宇宙常数”这个项以进行解释。

后来,科学家通过哈勃空间望远镜观测发现,事实上宇宙正在不断膨胀,而且这一观测结果完全与引入“宇宙常数”之前的引力方程的计算结果相符合。当爱因斯坦得知“宇宙实际上正在膨胀”这个消息时,他感到非常后悔,并认为:“引入宇宙常数是我一生所犯的最大错误!” 然而,实际上他的理论是正确的。 爱因斯坦当年所提出的“宇宙常数”实际上是指能够抵消星系引力的能量,使得宇宙保持一个不变的大小。尽管爱因斯坦认为“宇宙常数”的存在理由是错误的,但是他提出的这个观点是完全正确的。然而,这种能量不能称为宇宙常数,而应该被称为暗能量。科学家们已经研究了几十年这些能量的演化过程,希望不久的将来能有所发现。

如果在未来,科学家们彻底研究明白了暗能量,那么如果确定暗能量会导致宇宙加速膨胀这一事实不可逆转的话,那么等待着我们的也许就只有银河系在未来被宇宙膨胀的力量所撕碎,化身成为几千亿散落在宇宙太空中的恒星,那个时候的人类,不知道还好么?

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