綜述
對于宇宙,我們每個人都充滿了好奇心。尤其是在漫天星空出現在人們視野之中時,我們會忍不住去想象這樣的星系距離我們有多遙遠,在這樣的星系之中又會有着怎樣的存在。
在人類尚未開啟地外探索之前,這一切都停留在想象階段。好在随着人類科技的不斷進步,有關于星系的神秘面紗也正在一點一點被揭開。
其實不止是宇宙,人類對于世界上所有事物的認知,都是從想象出發,随後逐漸發現事實真相,進而推導出符合客觀事實的真理。
隻不過在觀測宇宙之時,由于無法切身去感受,去探索,所以在人類曆史上很長一段時間裡面,許多想象都和事實有着不小的差距。
宇宙星系
而現如今,哈勃望遠鏡所拍攝的一張照片,似乎已經觀測到了宇宙的盡頭?想要弄清楚這個問題,我們就要從人類對宇宙的認知開始說起。
地心說
首先是人類曆史上對宇宙最古老的猜測,也就是我們十分熟悉的地心說。在地心說的認知裡面,我們所處的地球位于宇宙的正中心靜止不動,而所有的天體都圍繞着地球不停地轉動。
這種思維其實很容易理解,就像我們将目光看向所有人的時候,自然能夠感受到所有人都是以我為“中心”在做着各種各樣的運動。
地心說示意圖
由于沒有辦法去驗證這種想象是否符合客觀規律,并且這樣的想法是以我們人類作為坐标原點出發,所以這種想法自從公元2世紀形成體系以後,就自然而然地成為了人類社會的主流認識。
雖說這樣的想法确實受制于時代認知的局限性,但值得一提的是,當時所有國家在沒有任何交流的情況下,似乎都有着同樣的見地。
不僅如此,在哥白尼的日心說沒有提出之前,中世紀歐洲的宗教還借助地心說的幫助穩固着自己的地位。宗教告訴世人,這種學說是最正确的宇宙觀。
地心說設想
各種各樣的行星圍繞着地球轉動,而人類自然也是獨一無二的。當然,僅僅是思維上的引導并不足以讓所有人都信服。關鍵是在某一段時間裡面,依照地心說去推導天象的變化,竟然能夠擁有一定的正确率。
這便讓人們不再懷疑,對于我們現代人來說,這種說法自然是錯誤的,可地心說的曆史功績卻不能因此而被抹殺。
日心說
其次就是日心說的出現,很多人都知道這是哥白尼在1543年發表的《天體運行論》中首次提出的。可事實上,這其實是時代發展的必然趨勢,而哥白尼剛好是推動發展改革和變化最重要的一個因素。
哥白尼提出日心說
早在《天體運行論》出現之前,許多天文學家都以地心說為藍本去推導測量各個行星和地球之間的實際距離。在觀察儀器尚且落後的時候,這種測量基本上都是正确的;
可随着儀器不斷改進,人們逐漸發現新觀測到的實際位置與模型推算出來的結果完全不同,這就讓不少人開始懷疑地心說的正确性。
隻可惜學者們一方面不知道用什麼學說來替代地心說,另一方面又畏懼于宗教給予的壓力,所以隻能不斷地自我懷疑,自我糾正。
地心說示意圖
好在最終哥白尼挺身而出,堅定的認為日心說才是最正确的宇宙學說,而地心說則是前人的錯誤判斷。後來的事情大家基本上都有所了解,在宗教的壓力下,哥白尼的論述并沒有多少人支持。
而民衆們又無法了解到地心說的觀測誤差,所以日心說在之後半個多世紀裡面,一直都隻不過是人們茶餘飯後的談資,并沒有誰真正的重視。
哥白尼塑像
太陽系外的宇宙
事實上,無論是地心說還是日心說,從我們現代人的角度看去,都是錯誤的。無論是地球還是太陽,都并非是宇宙的中心。經過一代又一代人不懈的努力之後,更是證明了這二者隻不過是宇宙的一部分。
甚至還是微不足道的一部分。在太陽系之外的銀河系,還有着1000到4000億左右的恒星。哥白尼曾經無法接受地心說的說法,可如果将這樣的事實放在他面前,估計他一時間也很難接受。
而到了上個世紀初期,美國著名天文學家埃德溫·哈勃,再一次用銀河系外更加廣闊無垠的宇宙,徹底颠覆了人們的認知。
哈勃用望遠鏡觀察宇宙
在哈勃的觀測下,他确認了星系是與銀河系相當的恒星系統,首次提出了星系天文學,将人類的認知提升到了前所未有的高度。
如果沒有哈勃的理論,現代宇宙學也必然會出現得更晚。為了紀念哈勃做出的貢獻,人們便将哈勃的名字用來給當時世界上最先進的太空望遠鏡命名。
時至今日,從1990年乘坐飛船登上太空的哈勃空間望遠鏡,已經拍攝下将近五萬顆恒星的存在,各種行星與星系的照片更是數不勝數。
哈勃提供理論,哈勃空間望遠鏡則去證明這些理論的存在,讓整個天文學界至今仍然堅定不移地相信哈勃的觀點。然而就在2016年,哈勃空間望遠鏡拍攝到的一張圖片,卻似乎再一次讓整個天文學界震驚不已。
哈勃
哈勃望遠鏡的發現
此次哈勃空間望遠鏡拍攝的目标是宇宙深處大熊星座中的一個高紅移星系,科學家們将這個星系命名為GN-z11星系。照片上所存在的模糊的光斑,也幾乎全都是來自于這個遙遠未知的星系。
而科學家們之所以會感到震驚,最重要的原因是這個星系是目前我們人類能夠觀測到的最遙遠的星系,存在于大約134億年前。很多人對此十分不解,僅僅憑借一張照片,就能确定宇宙的“終止之處”?
答案自然是否定的。重點在于從這個星系中發現的光,究竟是什麼時候開始出現的。要知道光速雖然是自然界中速度最快的一種特殊存在,但也是有一定限度的。
例如将地球與太陽之間的距離和光速進行轉換,我們就知道我們現在所看到的光,大概是太陽在八分鐘之前散發出的光芒。
GN-z11星系
從這一點上進行推導,我們知道了速度和距離,自然就能夠知道時間。那麼當我們知道了時間和速度之後,自然也能夠推導出距離。
通過放射性年代測量法以及宇宙大爆炸論我們知道,宇宙大概是在138億年前從一個體積無限小,質量無限大的奇點爆炸而來。
由此可得,這張照片所在的星系便是我們人類目前能夠觀測到的最遠宇宙距離,即宇宙的“邊界”。不僅如此,天文學家詹姆斯·波洛克還表示:
當一個物體足夠遠的時候,光就不會達到我們這裡,因為那超過了宇宙的年齡。這一點其實很容易理解,在宇宙還是一個奇點的時候,内部存在光線的可能性為零。
兩個星系融合
正是由于宇宙的出現,所以光芒才會出現在人類視野之中。而超過這個時間線的光,自然也就是不存在的。可正當左右科學家們對于這個發現欣喜不已的時候,實際測量的結果卻讓人措手不及。
在測量了地球到GN-z11星系到地球之間的距離以後,科學家們發現兩者之間的距離足足有320億光年。以134億年的時間去走完320光年的路程,根本不符合現實。
宇宙膨脹的速度
想要搞清楚這個問題,我們就不得不了解在這個問題中存在的另外一個變量——宇宙膨脹的速度。要知道宇宙從一個奇點爆炸開來,自然會有一個膨脹的速度。
而這個速度,其實一直都在不斷的加快,甚至完全已經超過了光速。我們很多人認為宇宙是靜止不動的,其實并不是,宇宙始終處于膨脹狀态之中。
宇宙膨脹的速度很快
宇宙膨脹比較容易理解,可“超過光速”這四個字可能會讓許多人接受不了,畢竟在我們的固有觀念之中,世界上根本不存在超過光速的速度。
可事實上,宇宙占據主體的暗能量在強大的排斥力持續作用下,引力的牽制不斷衰弱,膨脹的速度自然會不斷的擴大。不僅如此,暗能量還存在密度恒定的特性。
所以在空間變化的過程中,它的擴張速度不減反增,這也就導緻在光速還未達到的時候,GN-z11與地球之間的距離就已經被拉開了。
簡單來說,我們将宇宙看作是一個氣球,而地球和GN-z11就是氣球上的兩個點。在氣球不斷膨脹的時候,兩個點之間的距離自然也就會越來越大。正因如此,所以我們測量出來的距離就遠遠大于了原本“合理”的距離。
宇宙膨脹示意圖
平行宇宙的猜想
其實哈勃空間望遠鏡的觀察結果,即證明了我們所處的宇宙的确存在邊界,卻也同時提出了另外一種可能性,即平行宇宙是否真的存在?
以地心說和日心說為例,雖然并沒有明确提出宇宙的邊界,但都曾提到宇宙的可視範圍。而我們現在已經找到了屬于我們的可視範圍,那麼可視範圍之外又存在着什麼呢?
平行宇宙的釋義是說多元宇宙本身就是一個理論上無限個或者有限個宇宙的集合,包括了所有我們理解或者不理解的事物的存在,而多元宇宙中所存在的所有宇宙就被稱之為是平行宇宙。
或許在GN-z11之外,另外一個宇宙的邊界就恰好和我們接壤。曾經我們在探究日心說的時候,重點便是圍繞着太陽系進行讨論,很少有人會想到太陽系之外是否還有宇宙的存在。
如今我們以哈勃空間望遠鏡發現的宇宙邊界來思考問題時,就應該避免犯下前人所犯的錯誤,将自己局限在眼前的認知之中。
平行宇宙設想
結語
宇宙的終點在這裡?如果是從我們現在所處的角度去出發,那麼GN-z11的确是可觀測宇宙範圍的終點。可如果是從不可觀測以及多元宇宙的角度出發,那麼這裡也有可能隻是多元宇宙中的一個“太陽系”而已。
随着時間的推移和科技的進步,相信我們最終必然能夠找到答案。其實就像曾經的所有學說一樣,我們的重點不應該隻放在科學家們從哈勃空間望遠鏡之中發現了什麼,還應該思考沒有發現什麼。
從地球到太陽系,從太陽系到星系宇宙,這些都是人類的探求和進步所得。如果我們以GN-z11的觀測為終點,那我們又該如何去探索更加遙遠未知的宇宙呢。
宇宙中有很多類似的星球甚至是星系
有話要說...