天文學家告訴我們,在整個可觀測宇宙中,至少存在 2萬億個星系,這是一個讓人感到無比充實、擁擠的數字,仿佛宇宙是一個生機勃勃的喧鬧大都會然而在這個龐大數字的背后,隱藏著一個讓人背脊發涼的真相:
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這2萬億個星系中,有 98% 的星系,實際上已經和我們徹底失聯,它們位于我們的“宇宙視界”之外,不僅現在無法抵達,即使我們以光速飛行,也永遠無法追上它們。
地球乃至整個銀河系,實際上是被關進了一個名為“可觀測宇宙”的透明孤島里,我們看得到它們過去的影子,卻永遠觸碰不到它們的現在。
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首先我們要區分兩個概念:“可觀測宇宙” 和 “全宇宙”。
如果把宇宙比作大海,我們就是海中心的一艘小船,光速是波浪傳播的速度,宇宙誕生了138億年,這意味著光最遠只能跑138億年,考慮到空間膨脹,這個距離現在的共動距離約為465億光年,在這個半徑范圍內的東西,發出的光跑到了地球,所以我們能看見,這就是“可觀測宇宙”。
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但是“全宇宙”有多大?
沒人知道,它可能是無限的,也可能只是比可觀測宇宙大幾百倍,我們目前能確定的那“2萬億個星系”,指的僅僅是可觀測宇宙內的存量,但問題在于,這2萬億個星系,絕大多數對我們來說,已經變成了“幽靈”。
為什么說98%的星系已經失聯?
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這要歸咎于暗能量,如果宇宙是靜態的,只要給我們足夠的時間,我們總能飛到任何一個星系,但宇宙不僅在膨脹,而且在加速膨脹,這里的關鍵物理定律是:空間本身的膨脹速度不受光速限制,愛因斯坦的相對論說“物質運動不能超過光速”,但他沒說“空間膨脹不能超過光速”。
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距離我們越遠的星系,中間隔著的空間就越多,疊加起來的膨脹速度就越快,當距離達到大約 145億光年時,星系遠離我們的速度就會超過光速。
現在的計算顯示:在可觀測宇宙的那2萬億個星系中,只有大約 3% 的星系,位于目前的“光速壁壘”之內,剩下的 97%-98% 的星系,它們現在的退行速度已經超過了光速。
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這意味著,如果我們今天向這 98% 的星系發射一束無線電信號,這束信號就像是在跑步機上追趕博爾特的小烏龜,空間拉伸的速度比光速還快,我們的信號永遠、永遠也追不上它們,同理,如果我們現在制造出一艘光速飛船去造訪它們,我們也永遠無法抵達,哪怕我們擁有無限的壽命,這扇門也已經關上了。
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你可能會問:“既然它們跑得比光快,為什么望遠鏡還能看見它們?”
這是一個極其詭異的“時間延遲”現象,我們現在看到的,是它們幾十億年前發出的光,那時候宇宙還比較小,膨脹速度也沒那么快,它們離我們還沒那么遠,退行速度還沒超過光速,所以那時候發出的光,經過漫長的跋涉,終于在今天到達了地球。
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這就像是我們在看“延時直播”,我們在屏幕上看到了那個星系年輕時的樣子,但在“此時此刻”的宇宙現實中,那個星系早已被空間的洪流沖到了視界之外,變成了超光速逃逸者,我們看到的是它們的“遺照”,而它們的真身,已經永遠斷開了與我們的因果聯系。
在黑洞周圍,有一個“事件視界”,進去了就出不來,在宇宙學中,也有一個“宇宙事件視界”,這個視界目前距離我們大約 160億光年,是我們在未來能接收到信息的極限距離,任何目前位于160億光年以內的星系,我們發出的信號理論上還能追上它。
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任何目前位于160億光年以外的星系,即使它現在還能被看見,但它此刻發生的所有事情,發出的所有光,都將永遠無法到達地球。
這98%的星系,實際上已經跌落到了這個視界之外,它們就像是從懸崖上掉下去的人,我們還能看到他掉下去之前的身影,但無論我們在懸崖上喊得多大聲,下面的他也聽不見了;他下面發生的一切,我們也看不見了。
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據天文學家估算,每秒鐘都有數以萬計的恒星系從我們的“可聯絡名單”中消失,跌入超光速的深淵,這是一種宏大的、無聲的告別,這些星系并不會突然“啪”地一聲消失,在漫長的幾十億年里,它們的光會發生極端的紅移。
它們會變得越來越紅,波長被拉得越來越長,最終變成紅外線、微波、無線電波,直到波長被拉伸到無窮大,能量歸零,它們會慢慢地黯淡、凍結,最終徹底融入黑色的背景中,仿佛從未存在過。
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1000億年后除了我們所在的本星系群,宇宙中所有其他的星系都將因為加速膨脹而飛出我們的觀測視界,它們發出的光再也無法到達地球,那時的夜空,將變得空蕩蕩的,未來的文明如果在那時誕生,他們將查閱不到任何關于“大爆炸”的證據。
回到現在,“98%的星系都在光錐之外”,這確實是一個讓人感到被孤立、被拋棄的數據,地球像是被困在了一個四面都是墻壁的單間里,墻壁還在不斷向外擴張,把鄰居們都推到了墻外,但這同時也是一種巨大的幸運。
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我們生活在宇宙的“黃金時代”,只有在宇宙演化的這個特定階段,也就是大爆炸后的138億年,我們既能看到早期的微波背景輻射,又能看到那些正在離我們遠去的遙遠星系,我們擁有足夠的信息來拼湊出宇宙的真相,再過幾百億年,這些證據都將被抹去。我們是宇宙歷史上極少數能夠理解宇宙全貌的觀察者。
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所以雖然我們在物理上是被孤立的,但在認知上,我們是自由的,當我們今晚仰望星空時,請珍惜那些還能看見的星光,因為它們中的絕大多數,其實已經是宇宙寄給我們的、最后的一封信。它們正在揮手告別,奔向那個我們永遠無法抵達的永恒黑暗。
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