人类还能观测到更远的宇宙边疆吗?星空的边界在哪里?

人类的观测能力随着技术的提升是在不断上涨的,但是非常不幸,理论上我们可以看到的宇宙却是在不断变小的……

这是因为宇宙正在以超光速膨胀,而也就是说理论上我们所能看到的宇宙正在以光速向外扩张,但是很多天体正在以比光还快的速度远离我们,掉入黑暗之中,所以如果有一天人类的技术有能力看到最远的那个天体,那么下一秒它可能就会坠入无尽的黑暗之中,再也无法看到……

我常喜欢说人类的想象力是非常有限的,而科学总是能不断突破我们想象的极限,特别是头顶浩瀚的星空,如果不计算,谁又能想象到宇宙竟然在以如此疯狂的姿态向着永远寂静的未来一路狂奔呢?

这个故事的起源得从我们几千年来最伟大的科学家之一,智慧的符号——爱因斯坦说起。

1905——奇迹之年

爱因斯坦在奇迹之年1905年发布了6篇改变世界的论文后,开始研究如何将引力也融入到他那个可以时间与空间都可以膨胀与收缩的宇宙中,因为在他之前发表的狭义相对论中,他指出宇宙中的时间与空间并不是大楼的钢筋混凝土,而是一种如同章鱼或是蜗牛那样的,可以伸缩自如的东西。

因为光速必须要保持不变(当然,这不是理论的教条,而是经过反复测量后人类不得不接受的一个事实,这也完全突破了人类的想象极限),所以只能在不同的情况下调整宇宙时空的弹性来满足我们最基本的认识:

速度(上限不变)=距离(空间弹性)÷ 时间(时间弹性)

引力是什么?我们想要逃脱引力的束缚就需要速度,而速度又会影响时空的弹性,所以……引力本身是不是就与时空的弹性相关呢?

爱因斯坦这极具前瞻性的想象能力让我们得以再一次改变认识宇宙的方式,引力也被归纳到了时空中来,这就是广义相对论。

爱因斯坦不能接受的宇宙

但是光有想象很明显不是科学,一切都需要回归到方程呀、数学呀中来。终于在十年后的1915年,历经失败后,爱因斯坦发表了引力场方程,它可以用于计算宇宙中几乎绝大多数的时间与空间。

但是这个方程有一个非常让人不快的地方,至少对于爱因斯坦来说确实如此——方程的解显示宇宙无法处于一个稳定的状态,只有承认它是膨胀的才能平衡等号的两边。

于是爱因斯坦为了心中那个完美地、永恒地宇宙做了件可以算得上一生黑点的事——改写方程,强行加入一个宇宙常数平衡了膨胀。

当然,没过多久,真理就把爱因斯坦的脸给打肿了……

一名天文学家在1929年发表了一项惊人的观测发现,距离我们遥远的周天星星都在远离地球,不仅如此,距离越远的星星远离的速度就越快。

这一发现非常强烈地指向了一个结果——宇宙真的在膨胀。

对了,这名天文学家就是声名显赫的哈勃,以他的名字命名的轨道天文望远镜已经为人类探索星空立下了汗马功劳。

话说回来,最终人们(包括爱因斯坦自己)不得不承认,我们的宇宙并不永恒,而如果它一直在膨胀的话,我们将时间向前推,就一定有一个体积很小的时候吧?这就是大约是137亿年前,人称大爆炸的宇宙诞生之日。

星星正在落入黑暗

在认识到这些事实之后,我们就很想知道,宇宙的膨胀会不会已经是强弩之末,就要停止了呢?获得这个问题的答案所花的时间可就比较久了,直到1998年才由三名物理学家通过观测Ⅰa型超新星并计算数据得到了答案——宇宙膨胀得越来越快了!

这可真不是一个让人愿意听到的消息啊,毕竟我们是希望宇宙最终可以稳定下来,就算现在不永恒,最终还是会永恒的,但现实总是会给出更荒诞的答案,越大就膨胀地越快……

以我们现在的天文观测技术,还有很多很远的地方无法看清。但是就算这样我们也必须面对星空在逐渐减少的事实,虽然那些正在每分每秒消失的天空我们还无法触及,但是我们心里是明白的,它们确实在消失着……

是的,如果正面回答文章中的问题,我想应该是这样的——人类现在依然可以观测到更远的宇宙边疆,伴随着技术手段的进步,但是终有一天我们会触碰到那深渊的边界,那个星星们不断掉进去的,即便以光速追赶却仍然无能力,只能眼睁睁看着一颗一颗消失在视线之外的、一个过去不断消失在眼前的边疆……

我是酋知鱼,一个不水稿的科学作者,欢迎关注。