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有一個(gè)地方，我們生活在其中，但它卻是我們最缺乏了解的地方。現(xiàn)在我們對(duì)它的了解比起幾百年前，已經(jīng)多了許多，但仍然只是冰山一角，關(guān)于它大部分學(xué)說(shuō)都還只是猜想，沒(méi)有辦法證實(shí)。 這個(gè)地方就是宇宙。 古人發(fā)明宇宙這個(gè)詞時(shí)，說(shuō)“宇”是空間的總稱(chēng)，“宙”是時(shí)間的總稱(chēng)，宇宙二字合起來(lái)就是古往今來(lái)和四方上下。用這個(gè)詞匯來(lái)概括簡(jiǎn)直是太準(zhǔn)確了，因?yàn)楝F(xiàn)在科學(xué)家認(rèn)為，我們?cè)诘厍蛏峡吹降男强眨瑢?shí)際上是時(shí)間和空間的混合。為什么會(huì)這么說(shuō)呢？古人難道早就有所感應(yīng)嗎？ 另外，在這么浩瀚無(wú)垠的宇宙之外，還有沒(méi)有別的東西存在呢？我們又要如何探索宇宙之外的世界呢？宇宙有沒(méi)有盡頭呢？ 今天我們就來(lái)聊聊宇宙的那些事。新來(lái)的朋友不妨點(diǎn)個(gè)關(guān)注，我們繼續(xù)往下看。 宇宙到底有些什么東西？ 一般說(shuō)故事，我們都要從開(kāi)頭說(shuō)起。但宇宙的故事可不一般，我們到現(xiàn)在都還不能確定宇宙的誕生究竟是怎樣的，只能從現(xiàn)在的宇宙構(gòu)造和形狀推測(cè)，所以，我們首先得來(lái)看看現(xiàn)在的宇宙是什么樣的。 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(yáng)系內(nèi)有八大行星，按與太陽(yáng)的距離排序分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。有些朋友應(yīng)該還記得，以前都說(shuō)太陽(yáng)系內(nèi)有九大行星，那是因?yàn)榫嚯x我們最遠(yuǎn)的冥王星被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)踢出了行星行列，降級(jí)為矮行星。直到現(xiàn)在，這項(xiàng)決議都還有爭(zhēng)議。 行星圍繞恒星運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星則圍繞行星運(yùn)動(dòng)。我們最熟悉的恒星與衛(wèi)星就是太陽(yáng)和月亮。 目前人類(lèi)抵達(dá)過(guò)的最遠(yuǎn)的星體就是月球。 月球距離地球約有38萬(wàn)4400公里。這個(gè)距離有多遠(yuǎn)呢，讓我們來(lái)找個(gè)參考物吧。地球赤道的周長(zhǎng)是4萬(wàn)76公里，沿赤道繞地球一周的距離已經(jīng)相當(dāng)遙遠(yuǎn)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(yuǎn)，宇宙的廣闊可見(jiàn)一斑。 地球與太陽(yáng)的距離則達(dá)到了150萬(wàn)公里。我們所在的星系以太陽(yáng)為中心，這便是我們最熟悉的太陽(yáng)系。在太陽(yáng)系之外則是銀河系。銀河系是由太陽(yáng)等無(wú)數(shù)顆恒星組成的恒星集團(tuán)，目前，我們能觀測(cè)到最遠(yuǎn)宇宙就是銀河系，但我們還從未突破過(guò)太陽(yáng)系。 1977年，美國(guó)發(fā)射了“旅行者1號(hào)”探測(cè)器，目的是為了探索木星、土星、天王星和海王星。在完成土星的拍攝后，NASA說(shuō)旅行者1號(hào)的任務(wù)已經(jīng)變成星際探索，為了探清太陽(yáng)系的邊界旅行。 四十四年過(guò)去了，旅行者一號(hào)已經(jīng)距離地球227億公里，但按它現(xiàn)在的飛行速度，距離突破太陽(yáng)系的邊界還有33年時(shí)間。據(jù)分析，旅行者一號(hào)的能源將會(huì)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(gè)目標(biāo)。 太陽(yáng)系之外的距離就不能再用公里去衡量了，而要用光年。光年是一種距離單位，指的是光每秒約 30 萬(wàn)公里的速度傳播一年所走過(guò)的距離。1光年大致等于 9.46 萬(wàn)億公里，相當(dāng)于地球赤道周長(zhǎng)的 2.365 億倍。 為什么不能再用公里了呢？我們來(lái)聽(tīng)聽(tīng)這個(gè)距離。離我們最近的另一顆恒星是比鄰星，它到太陽(yáng)系的距離是4.25光年。如果用上面的比例換算成公里，可能念完這個(gè)距離，我們的視頻就要結(jié)束了。宇宙的廣闊就是這么不容置疑。 由于光從比鄰星傳播到地球就需要4.22年，因此當(dāng)比鄰星的光抵達(dá)地球時(shí)，比鄰星上的時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了4.22年，我們無(wú)法觀測(cè)到同一時(shí)刻比鄰星上的情況。這種“延遲”情況在宇宙內(nèi)比比皆是，當(dāng)我們看到某顆星星時(shí)，說(shuō)不定它早已毀滅，我們看到只是數(shù)萬(wàn)年前它發(fā)出來(lái)的光芒。 光在恒星與星系間的傳播時(shí)間已長(zhǎng)到不可忽略的地步。所以科學(xué)家才說(shuō)，我們?cè)诘厍蛏峡吹降男强眨瑢?shí)際上是時(shí)間和空間的混合。古人對(duì)“宇宙”的概括在千年后顯得更加精妙。 那么，宇宙究竟有多大呢？ 宇宙的原始狀態(tài)是什么樣子？ 目前，人類(lèi)發(fā)射的普朗克衛(wèi)星可以觀測(cè)到138億光年內(nèi)范圍的宇宙。這也意味著，我們所能觀測(cè)到的宇宙歷史也是138億光年前。但科學(xué)家們卻不敢認(rèn)定宇宙的大小就是這么大。 因?yàn)椋谟懻撚钪娴拇笮∏埃覀冞€得確定宇宙的形狀是怎樣的。 古代中國(guó)人認(rèn)為宇宙的形狀是天圓地方，西方則認(rèn)為人類(lèi)生活在一個(gè)以地球?yàn)橹行牡摹⒌燃?jí)有序的宇宙中。后來(lái)，我們都知道，哥白尼中世紀(jì)時(shí)證明了日心說(shuō)，這是人類(lèi)關(guān)于太陽(yáng)系真面目的初步認(rèn)識(shí)。 奠定了近代物理學(xué)體系基礎(chǔ)的牛頓則提出了更廣闊的宇宙模型，他認(rèn)為宇宙一直處于當(dāng)前狀態(tài)，是靜止不變的，因此也就不存在“誕生”的問(wèn)題。幾個(gè)世紀(jì)后的愛(ài)因斯坦也這么認(rèn)為。 但1929年天文學(xué)家哈勃觀測(cè)到的天文現(xiàn)象和他們的理論是矛盾的。原來(lái)我們觀測(cè)到的其他星系一直在遠(yuǎn)離地球，也就是說(shuō)宇宙是在持續(xù)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(cè)出很早以前宇宙是沒(méi)有這么廣闊的，最初的時(shí)候，宇宙的所有物質(zhì)可能都聚集成一點(diǎn)，后來(lái)在“大爆炸”中誕生了現(xiàn)在的宇宙模樣。 這就是現(xiàn)在被廣泛接受的宇宙大爆炸假說(shuō)。按照這個(gè)假說(shuō)，宇宙最初的模樣是一個(gè)溫度極高、壓力和物質(zhì)密度極大的混沌火球，科學(xué)家稱(chēng)這種形態(tài)為“宇宙蛋”。這又和中國(guó)古代《盤(pán)古開(kāi)天辟地》傳說(shuō)中的混沌世界非常相似。大爆炸后，宇宙急劇膨脹，形成了一個(gè)個(gè)星團(tuán)云，星團(tuán)云內(nèi)部又進(jìn)一步分裂，形成了許多恒星，而恒星周?chē)氖Ｓ辔镔|(zhì)則形成了圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星。 太陽(yáng)系這樣的只存在一顆恒星的星系被稱(chēng)為“單恒星星系”，實(shí)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(tǒng)，就像小說(shuō)《三體》中描繪的那樣。 宇宙中還存在一種特殊的星團(tuán)，叫做球狀星團(tuán)，由成千上萬(wàn)顆恒星組成，數(shù)量多的，甚至能達(dá)到十萬(wàn)顆的數(shù)量。這些恒星通常質(zhì)量很小，也就是說(shuō)它們發(fā)出的光很暗淡，但也因此能存活很長(zhǎng)時(shí)間。根據(jù)推測(cè)，宇宙最早的一批恒星就藏在球狀星團(tuán)中。根據(jù)觀測(cè)，最古老的恒星壽命超過(guò)110億年，這也意味著宇宙的年齡已經(jīng)超過(guò)110億年。太陽(yáng)系還是非常年輕的成員。 這就是現(xiàn)在宇宙內(nèi)部的模樣。 但大爆炸后的宇宙外形又是怎樣的呢？我們目前的觀測(cè)水平還很有限，就像是《坐井觀天》的那只青蛙想弄清天空是什么樣的，因此科學(xué)們也只能繼續(xù)猜測(cè)。 一種宇宙模型形狀類(lèi)似薯片，看似是無(wú)限延展的平坦形狀，實(shí)際上中心是同時(shí)向上向下彎曲的，就像薯片上炸出來(lái)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(xué)家認(rèn)為宇宙大爆炸是不完全的，因此宇宙的某個(gè)方向沒(méi)有能形成大范圍空間，另一端卻在無(wú)限膨脹，這就造成了這種妙脆角形。 這兩種模型聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，但都可以解釋一些宇宙中難以解釋的問(wèn)題起源。 現(xiàn)在大多數(shù)科學(xué)家支持的宇宙模型則是球形的。這個(gè)球不一定是個(gè)完美的球形，它可能就像地球一樣是不規(guī)整的橢圓。根據(jù)這個(gè)理論，科學(xué)家推測(cè)“宇宙有限，但沒(méi)有盡頭”，這就意味著，宇宙也和地球一樣，雖然外部觀察中空間是有限的，但因?yàn)榍蛐蔚男螤睿覀冇肋h(yuǎn)走不到盡頭，可以一直圍繞圓周無(wú)限地旅行。而宇宙又不同于地球表面，是一個(gè)三維空間，因此從這個(gè)球體中的任何一點(diǎn)出發(fā)，不管從上下左右前后哪個(gè)方向前進(jìn)，我們找不到邊緣，但可以回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)。 除此以外，還有科學(xué)家認(rèn)為宇宙形狀是甜甜圈形、克萊因瓶等奇特的形狀，現(xiàn)在提出的宇宙模型五花八門(mén)。宇宙究竟是什么形狀，恐怕還是得從外部觀測(cè)才準(zhǔn)確吧。 那又涉及到一個(gè)問(wèn)題，宇宙之外是什么呢？ 宇宙有盡頭嗎？宇宙之外又是什么東西呢？ 實(shí)際上，有些科學(xué)家認(rèn)為不存在宇宙之外的時(shí)空，因?yàn)橛钪媸窃诔掷m(xù)膨脹的。但也有人認(rèn)為宇宙之外還有更高等級(jí)的外宇宙，我們的宇宙就像一個(gè)小小的細(xì)胞，而外宇宙是一個(gè)更嚴(yán)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(xué)家認(rèn)為宇宙是多維空間，在這個(gè)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(cè)到宇宙范圍也就只有138億光年內(nèi)的范圍，我們連全面觀測(cè)銀河系宇宙都還做不到，太空探索之旅還沒(méi)有飛出太陽(yáng)系，人類(lèi)的足跡也才到月球。 所以，很遺憾，無(wú)論宇宙之外是什么，按照人類(lèi)的科技發(fā)展趨勢(shì)，大概在太陽(yáng)系終結(jié)前，我們都探索不到了。 不過(guò)，也許某一天會(huì)出現(xiàn)科幻電影的情節(jié)，會(huì)有外星生命突然降臨地球和我們共享智慧呢？雖然現(xiàn)在我們已經(jīng)基本能確定太陽(yáng)系內(nèi)不存在外星生命，但宇宙如此浩瀚，還可能有超越宇宙的時(shí)空存在，存在外星生命的可能性也是很高的。 你認(rèn)為人類(lèi)有希望探測(cè)出宇宙的真實(shí)模樣嗎？留下評(píng)論告訴我們吧。 |
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來(lái)自： 激揚(yáng)文字 > 《宇宙無(wú)疆》
