有一個地方,我們生活在其中,但它卻是我們最缺乏了解的地方。現在我們對它的了解比起幾百年前,已經多了許多,但仍然隻是冰山一角,關于它大部分學說都還隻是猜想,沒有辦法證實。
這個地方就是宇宙。
古人發明宇宙這個詞時,說“宇”是空間的總稱,“宙”是時間的總稱,宇宙二字合起來就是古往今來和四方上下。用這個詞彙來概括簡直是太準确了,因為現在科學家認為,我們在地球上看到的星空,實際上是時間和空間的混合。為什麼會這麼說呢?古人難道早就有所感應嗎?
另外,在這麼浩瀚無垠的宇宙之外,還有沒有别的東西存在呢?我們又要如何探索宇宙之外的世界呢?宇宙有沒有盡頭呢?
今天我們就來聊聊宇宙的那些事。新來的朋友不妨點個關注,我們繼續往下看。
宇宙到底有些什麼東西?
一般說故事,我們都要從開頭說起。但宇宙的故事可不一般,我們到現在都還不能确定宇宙的誕生究竟是怎樣的,隻能從現在的宇宙構造和形狀推測,所以,我們首先得來看看現在的宇宙是什麼樣的。
宇宙中包含各種各樣的星體。我們居住的地球就是行星,太陽系内有八大行星,按與太陽的距離排序分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。有些朋友應該還記得,以前都說太陽系内有九大行星,那是因為距離我們最遠的冥王星被國際天文學聯合會踢出了行星行列,降級為矮行星。直到現在,這項決議都還有争議。
行星圍繞恒星運動,衛星則圍繞行星運動。我們最熟悉的恒星與衛星就是太陽和月亮。
目前人類抵達過的最遠的星體就是月球。
月球距離地球約有38萬4400公裡。這個距離有多遠呢,讓我們來找個參考物吧。地球赤道的周長是4萬76公裡,沿赤道繞地球一周的距離已經相當遙遠了,從地球到月球的距離則是其9.5倍之多。而其他星體離我們更加遙遠,宇宙的廣闊可見一斑。
地球與太陽的距離則達到了150萬公裡。我們所在的星系以太陽為中心,這便是我們最熟悉的太陽系。在太陽系之外則是銀河系。銀河系是由太陽等無數顆恒星組成的恒星集團,目前,我們能觀測到最遠宇宙就是銀河系,但我們還從未突破過太陽系。
1977年,美國發射了“旅行者1号”探測器,目的是為了探索木星、土星、天王星和海王星。在完成土星的拍攝後,NASA說旅行者1号的任務已經變成星際探索,為了探清太陽系的邊界旅行。
四十四年過去了,旅行者一号已經距離地球227億公裡,但按它現在的飛行速度,距離突破太陽系的邊界還有33年時間。據分析,旅行者一号的能源将會在2025年耗盡。不知道我們有生之年還能不能看到下一代飛行器完成這個目标。
太陽系之外的距離就不能再用公裡去衡量了,而要用光年。光年是一種距離單位,指的是光每秒約 30 萬公裡的速度傳播一年所走過的距離。1光年大緻等于 9.46 萬億公裡,相當于地球赤道周長的 2.365 億倍。
為什麼不能再用公裡了呢?我們來聽聽這個距離。離我們最近的另一顆恒星是比鄰星,它到太陽系的距離是4.25光年。如果用上面的比例換算成公裡,可能念完這個距離,我們的視頻就要結束了。宇宙的廣闊就是這麼不容置疑。
由于光從比鄰星傳播到地球就需要4.22年,因此當比鄰星的光抵達地球時,比鄰星上的時間已經過去了4.22年,我們無法觀測到同一時刻比鄰星上的情況。這種“延遲”情況在宇宙内比比皆是,當我們看到某顆星星時,說不定它早已毀滅,我們看到隻是數萬年前它發出來的光芒。
光在恒星與星系間的傳播時間已長到不可忽略的地步。所以科學家才說,我們在地球上看到的星空,實際上是時間和空間的混合。古人對“宇宙”的概括在千年後顯得更加精妙。
那麼,宇宙究竟有多大呢?
宇宙的原始狀态是什麼樣子?
目前,人類發射的普朗克衛星可以觀測到138億光年内範圍的宇宙。這也意味着,我們所能觀測到的宇宙曆史也是138億光年前。但科學家們卻不敢認定宇宙的大小就是這麼大。
因為,在讨論宇宙的大小前,我們還得确定宇宙的形狀是怎樣的。
古代中國人認為宇宙的形狀是天圓地方,西方則認為人類生活在一個以地球為中心的、等級有序的宇宙中。後來,我們都知道,哥白尼中世紀時證明了日心說,這是人類關于太陽系真面目的初步認識。
奠定了近代物理學體系基礎的牛頓則提出了更廣闊的宇宙模型,他認為宇宙一直處于當前狀态,是靜止不變的,因此也就不存在“誕生”的問題。幾個世紀後的愛因斯坦也這麼認為。
但1929年天文學家哈勃觀測到的天文現象和他們的理論是矛盾的。原來我們觀測到的其他星系一直在遠離地球,也就是說宇宙是在持續延展的,這就是宇宙的膨脹。
既然宇宙一直在向外膨脹,那我們不難推測出很早以前宇宙是沒有這麼廣闊的,最初的時候,宇宙的所有物質可能都聚集成一點,後來在“大爆炸”中誕生了現在的宇宙模樣。
這就是現在被廣泛接受的宇宙大爆炸假說。按照這個假說,宇宙最初的模樣是一個溫度極高、壓力和物質密度極大的混沌火球,科學家稱這種形态為“宇宙蛋”。這又和中國古代《盤古開天辟地》傳說中的混沌世界非常相似。大爆炸後,宇宙急劇膨脹,形成了一個個星團雲,星團雲内部又進一步分裂,形成了許多恒星,而恒星周圍的剩餘物質則形成了圍繞恒星運轉的行星。
太陽系這樣的隻存在一顆恒星的星系被稱為“單恒星星系”,實際上單恒星星系是很稀有的,大部分星系都是雙恒星甚至三恒星系統,就像小說《三體》中描繪的那樣。
宇宙中還存在一種特殊的星團,叫做球狀星團,由成千上萬顆恒星組成,數量多的,甚至能達到十萬顆的數量。這些恒星通常質量很小,也就是說它們發出的光很暗淡,但也因此能存活很長時間。根據推測,宇宙最早的一批恒星就藏在球狀星團中。根據觀測,最古老的恒星壽命超過110億年,這也意味着宇宙的年齡已經超過110億年。太陽系還是非常年輕的成員。
這就是現在宇宙内部的模樣。
但大爆炸後的宇宙外形又是怎樣的呢?我們目前的觀測水平還很有限,就像是《坐井觀天》的那隻青蛙想弄清天空是什麼樣的,因此科學們也隻能繼續猜測。
一種宇宙模型形狀類似薯片,看似是無限延展的平坦形狀,實際上中心是同時向上向下彎曲的,就像薯片上炸出來的小泡泡。還有一種奇特的宇宙模型是妙脆角形狀的,提出這種模型的科學家認為宇宙大爆炸是不完全的,因此宇宙的某個方向沒有能形成大範圍空間,另一端卻在無限膨脹,這就造成了這種妙脆角形。
這兩種模型聽起來有些不可思議,但都可以解釋一些宇宙中難以解釋的問題起源。
現在大多數科學家支持的宇宙模型則是球形的。這個球不一定是個完美的球形,它可能就像地球一樣是不規整的橢圓。根據這個理論,科學家推測“宇宙有限,但沒有盡頭”,這就意味着,宇宙也和地球一樣,雖然外部觀察中空間是有限的,但因為球形的形狀,我們永遠走不到盡頭,可以一直圍繞圓周無限地旅行。而宇宙又不同于地球表面,是一個三維空間,因此從這個球體中的任何一點出發,不管從上下左右前後哪個方向前進,我們找不到邊緣,但可以回到原來的出發點。
除此以外,還有科學家認為宇宙形狀是甜甜圈形、克萊因瓶等奇特的形狀,現在提出的宇宙模型五花八門。宇宙究竟是什麼形狀,恐怕還是得從外部觀測才準确吧。
那又涉及到一個問題,宇宙之外是什麼呢?
宇宙有盡頭嗎?宇宙之外又是什麼東西呢?
實際上,有些科學家認為不存在宇宙之外的時空,因為宇宙是在持續膨脹的。但也有人認為宇宙之外還有更高等級的外宇宙,我們的宇宙就像一個小小的細胞,而外宇宙是一個更嚴密的組織。也許我們一直尋找的智慧生物就在外宇宙。還有科學家認為宇宙是多維空間,在這個宇宙之外還存在許多平行宇宙。
前面提到,目前我們可以觀測到宇宙範圍也就隻有138億光年内的範圍,我們連全面觀測銀河系宇宙都還做不到,太空探索之旅還沒有飛出太陽系,人類的足迹也才到月球。
所以,很遺憾,無論宇宙之外是什麼,按照人類的科技發展趨勢,大概在太陽系終結前,我們都探索不到了。
不過,也許某一天會出現科幻電影的情節,會有外星生命突然降臨地球和我們共享智慧呢?雖然現在我們已經基本能确定太陽系内不存在外星生命,但宇宙如此浩瀚,還可能有超越宇宙的時空存在,存在外星生命的可能性也是很高的。
你認為人類有希望探測出宇宙的真實模樣嗎?留下評論告訴我們吧。
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