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地球位於可觀測宇宙正中心這件事,其實非常複雜,涉及到我們人類是如何觀測宇宙的。
地球的位置
地球在宇宙中的位置,其實隨著人類的觀測手段提升而不斷發生變化。
在古希臘時期,當時的希臘先賢們認為地球是宇宙的中心,所有的天體都圍繞地球轉動。其實把地球當作是宇宙的中心非常符合我們的直覺,因為我們就生活在地球表面,從我們的觀測角度而言,太陽、月亮以及行星們確實都圍繞著地球轉動。
這就是地心說的原型,後來地心說被託勒密完善了,成為了一個科學理論。
地心說的理論很符合人們的直覺,也符合宗教的價值觀,所以地心說統治了人們近2000年時間,直到哥白尼、克卜勒等人建立了「日心說」。
其實日心說在剛提出來時,並沒有十分準確,後來伽利略用望遠鏡發現了木星的衛星,直接否定了「地心說」,因為地心說認為所有的天體都圍繞著地球運動。
克卜勒在自己老師第谷觀測的數據中推算出了「克卜勒三定律」,讓日心說成為了主流理論。
從地心說到日心說,變化的不只是科學理論,還有地球的位置,地球由原來的宇宙中心變成了太陽系中普通的一顆行星。而牛頓的出現,又讓地球成為了宇宙中一顆不起眼的小星球。
牛頓萬有引力定律
牛頓提出萬有引力之後,遇到一個問題沒法解決,那就是按照萬有引力定律,所有的天體會在引力的作用下相互靠近,但是實際觀測並不是這樣。比如:月球並沒有離我們越來越近。
此時牛頓就遇到了一個不可調和的問題,為了解決這個問題,他提出了宇宙是無限大的,這樣宇宙的各個地方引力都平等,所以各個天體之間才沒有相互靠近。這就是牛頓的世界觀:靜態宇宙。
但是很快有人質疑牛頓所描述的靜態宇宙,他就是奧伯斯。奧伯斯認為,如果宇宙是無限大的,並且是靜止的,那麼遠處的星光應該會匯聚到地球上來,使得黑夜裡也如白天一樣明亮,但事實上黑夜裡並沒有這麼多的星光。
奧伯斯提出的這個問題,叫做奧伯斯佯謬。
動態的宇宙
1905年,這一年被稱之為愛因斯坦的奇蹟年,在這一年中他先後發表了4篇開創性論文,每一篇都是超越諾貝爾獎的成就。
在其中一篇,愛因斯坦提出了廣義相對論,但是在提出廣義相對論時,他發現通過這個公式得到的結果是宇宙是動態的,這和他認為的世界觀不一樣,所以他在這個公式中添加了一個宇宙常數。
但是很快愛因斯坦遭遇了打臉,當時的神父勒梅特提出了質疑,而另一位科學家哈勃則通過望遠鏡發現星系紅移,也就是有些星系正在遠離地球。而且這種遠離有一定的規律,離地球越遠的天台退行速度越快,這就是宇宙膨脹。
雖然愛因斯坦在自己的廣義相對論中自作聰明地加了一個宇宙常數,但這個宇宙常數隻要取值合理,就能夠描述宇宙膨脹。所以宇宙常數被保留在廣義相對論之中。
根據宇宙膨脹,科學家們可以往後推算,宇宙在最初可能有個炙熱的開端,所以提出了宇宙大爆炸假說。
可觀測宇宙
宇宙大爆炸假說提出之後,科學家們就想知道宇宙是如何膨脹的,結果數據顯示,宇宙中還存在著一股看不見的力量導致宇宙加速膨脹,而且宇宙邊緣的膨脹速度已經超越了光速,這代表著這些星系發出的光永遠也到達不了地球,而我們永遠也觀測不到宇宙的邊界。
如果我們把宇宙看作是地球那麼大,那人類可能比螞蟻還要小,而螞蟻看到的範圍是有限的,在它的視野範圍之內就被稱之為「可觀測宇宙」,但可觀測宇宙並不是宇宙的全部。
憑藉目前的手段,我們只能夠觀測到直徑960億光年的宇宙範圍,這也被稱之為可觀測宇宙,地球之所以位於可觀測宇宙的中心,就是因為可觀測宇宙是人類為它下的定義,並且是以地球為中心的宇宙,所以這並不是什麼巧合。
而且,可觀測宇宙的大小還能夠憑藉人類科技手段的提高而進一步擴大,但無論如何,我們都無法看到宇宙的全貌了。