在浩瀚的宇宙中,地球渺小得如同一粒微塵,而這一粒「微塵」,卻是人類在宇宙中唯一的家園,對於人類來講,這樣的情況著實有點尷尬。
或許我們可以樂觀地認為,人類的尷尬只是暫時的,隨著時間的推移,人類的科技水平會越來越高,在宇宙中的活動範圍也會越來越大,終有一天,人類的足跡將會踏遍整個宇宙。
然而實際情況卻很可能並非如此樂觀,因為科學家對宇宙的探索,揭示了一個令人難以接受,卻無可奈何的事實:人類正在被宇宙慢慢地孤立。為什麼這麼說呢?下面我們就來簡單了解一下。
在過去的很長一段時間裡,人們都普遍認為宇宙在整體上是靜態的,它既不會擴張,也不會收縮,然而在進入20世紀之後,科學家卻逐漸否定了這一觀點,因為在經過大量的觀測之後,科學家確認一種現象,那就是宇宙其實是處於一種持續膨脹的狀態。
為了理解宇宙膨脹,我們可以通過一個簡單的思想實驗來說明。想像一把尺子,刻度線均勻分布,每一毫米都有一個刻度,現在這把尺子開始均勻地膨脹,在1秒之後,它膨脹成原來的2倍(如下圖所示)。
很明顯,在這個過程中,尺子上的每個刻度就都會因為尺子的膨脹而具備相互遠離的速度,並且距離越遠,這種相互遠離的速度就會越快,例如兩個刻度線之間的距離為1毫米,它們相互遠離的速度就為1毫米/秒,距離10毫米,則為10毫米/秒,距離50毫米,則為50毫米/秒。
據此我們不難想像,如果這把尺子的長度足夠長,比如超過30萬公里,那麼在它膨脹的過程中,其兩端相互遠離的速度就會超過光速。
同樣的道理,宇宙的膨脹也類似這把膨脹的尺子,簡單來講就是,宇宙的持續膨脹也會導致我們與那些遙遠的天體之間具備相互遠離的「退行速度」,距離越遠,「退行速度」就越快,當達到一定距離時,「退行速度」就會超過光速。
看到這裡,你可能會問了,這不是違背了相對論了嗎?其實不然,因為相對論只限制了物質在空間中的運動速度,以及信息的傳播速度不能超過光速,而宇宙膨脹導致的「退行速度」,其本質則是空間的擴展,所以這並沒有違背相對論。
需要知道的是,當我們觀測宇宙中的天體時,實際上是在接收這些天體發出的光,所以如果某個天體相對於我們的「退行速度」超過了光速,就意味著它發出的光在向我們傳播的同時,又會因為宇宙的膨脹而以超光速遠離我們而去,結果就是:這個天體發出的光線將永遠無法抵達地球,導致我們無法觀測到它的存在。
由於距離越遠,「退行速度」就越快,因此我們人類在宇宙中就只能夠觀測到一個有限的範圍,而這個範圍其實就是所謂的「可觀測宇宙」。
重要的是,宇宙的膨脹是持續的,並沒有任何停止的跡象,這就意味著,「可觀測宇宙」中的天體,其實也在因為宇宙的膨脹逐漸遠離我們而去,隨著時間的推移,它們會距離我們越來越遠,「退行速度」也越來越快,最終消失在可觀測宇宙之外,成為我們再也無法觀測到的存在。
由此可見,人類正在被宇宙慢慢地孤立,儘管這是一個緩慢的過程,但它一直在持續。根據科學家的預測,在遙遠的未來,除了人類所在的「本星系群」(由銀河系、仙女座星系、三角座星系等數十個星系組成的結構)能夠依靠引力維繫在一起之外,其他的星系都將在人類的視野之中消失不見(如果那時還有人類的話)。