一直以来流传着这样一种观点:人类是被圈养的。而且提出这种观点的人提出了“所谓的证据”,这个证据就是地球只能接收到宇宙中少量的星光,人能够到的宇宙其实很小,只占宇宙的一小部分。
宇宙到底是什么样的?
一直以来,人类一直都在思考:宇宙到底是什么样子的?
这个是一个非常典型的终极拷问。人类也从来没有放弃追问过它,而且每个时期都有各自不同的答案。最终的主流理论是地心说,这个理论认为地球是宇宙的中心,宇宙所有的天体都绕着地球转,最外层有一个天球,其他的恒星都如同镶嵌在这个天球上面一样。
当然,我们也知道,日心说终究打败了地心说。但你有没有考虑过这个问题,日心说之后,人类不再讨论“中心”在哪里了?这到底是为什么呢?
其实问题出在了牛顿的万有引力定律上,“日心说”说白了是哥白尼、伽利略、开普勒共同奠定下来的。而牛顿则是站在了前人的肩膀上得出了万有引力定律。而万有引力定律说的是物质之间都有彼此吸引的力,这个吸引力与质量成正比,与物质之间距离的平方成反比。
那我们来开个脑洞,假设宇宙中存在万有引力,物质之间就会彼此吸引,那接下来会发生什么?
其实你应该也能够想得到,那物质就会汇聚到一起,最后成为一体。可我们会发现,实际观测中并没有发现天体在相互靠近,这其实和理论就不符合了。于是,牛顿由此推断,宇宙应该是无限大的,并且处处引力处于平衡状态,这样宇宙就不会汇聚到一起了。
想法很好,但是事实可能并没有那么简单。宇宙学后来具有突破性的里程碑来自于20世纪的几个重大发现。首先是爱因斯坦提出了著名的广义相对论场方程;紧接着,哈勃观测银河系外的星系大多都在离我们远去。两者一结合,我们就会知道,宇宙其实是在膨胀的。
但这还没有完,你发现没有,即使是膨胀,也应该有个速率。按照引力理论,如果开始有个速度,只有引力存在,那接下来宇宙应该是处于减速膨胀的过程。
可是呢,万万没有想到的是,1998年,两个科学观测小组各自独立发现了宇宙正在加速膨胀(这个加速膨胀是从45亿年前开始的,之前都是在减速膨胀),也就是说,一定存在着某种力,在促使宇宙加速膨胀,我们把这个提供这个力的物质叫做暗能量。
也就是说,我们知道了宇宙在加速膨胀,但是宇宙到底有多大呢?
科学家通过理论模型,加上普朗克卫星的观测结果,就发现宇宙在大尺度上是不弯曲的,也就是平坦的。
这就意味着,宇宙大概率是无限大的,并且还在加速膨胀。
可观测宇宙
我们要知道的是,光传播不是瞬间的,而是有一个速度极限,也就是光在真空中传播,速度为3*10^8/s。根据目前的宇宙学模型,我们知道宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。
大爆炸之后,宇宙剧烈的膨胀,这个膨胀是整体性的膨胀,而不是边缘在向外扩。
于是,远方的光到达地球其实需要时间,除此之外还要把膨胀的效应考虑进去。因此,地球能够接收到的光是有范围的,而不是整个宇宙中所有的光。
宇宙大爆炸之后38万年,宇宙温度降低到3000度,光子才开始摆脱束缚在宇宙穿行。也就是说,从这个时候光子开始跑,跑138亿年跑到地球,这时候光子从起点开始算起,到底地球的距离就人类目前所能看到的最远距离,这距离是461亿光年。当然,如果我们可以利用引力波,就可以补上缺失的38万年,加上膨胀效应就是4亿光年,所以我们能到的最远距离是465亿光年,这也就是可观测宇宙的半径。可观测宇宙只是宇宙的一小部分。
也就是说,只要目前的理论没有错,我们通过引力波和电磁波所能观测到的最大范围也就是465亿光年为半径的球形空间。而在这个空间之外的光,我们永远都不能够看到,而且宇宙中许多地方的天体都在超光速离我们远去(这是空间在膨胀导致的,而不是天体自己在动,因此不违反相对论),这就意味着这些天体我们永远也看不到。(这里补充一点,我们不能排除未来是不是会有新的发现能够帮助我们打破这个限制。
宇宙中只有一小部分星光到底地球这个问题其实和人类是不是被圈养没有关系,它只是因为宇宙在膨胀,光速有极限,宇宙只有138亿年所限制住的,而非外星文明搞的鬼。