本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
古時候的人們也經常會抬頭望星空,想要弄明白天上的太陽,月亮以及晚上的大量星星到底是什麼?在很多古人的眼裡,天上的一切都是屬於地球的,地球就是整個宇宙。
可是隨著人類文明的不斷進步,其中的一些智者通過長期大量的觀測思考,也明白了天上的太陽,月亮,星星等根本不是屬於地球,而是地球之外的天體。再經過不斷的發展,數百年前,人類走進了科學發展的道路,並研究出了天文望遠鏡。
有了天文望遠鏡之後,我們看得更遠,能夠看到地球之外一部分天體的真面目,這個時候,我們終於明白原來地球之外還有更廣闊的世界。於是科學家開始研究探索如何走出地球,這個飛天的夢想也很快被我們實現了。
當我們走出地球的那一刻,才真正看到了浩瀚的宇宙,在宇宙面前,地球渺小如一粒塵埃。當然,對於剛剛走出地球的人類來說,我們看到的也只是一個廣闊的太陽系,後來隨著觀測技術的不斷提升,我們看到了太陽系之外的銀河系。
太陽系在銀河系面前也只是一粒塵埃,整個銀河系存在著1000-4000億顆恆星,而每一顆恆星基本都有一個恆星系。那麼銀河系很大嗎?站在太陽系的角度,它的直徑達10萬光年,的確很大。可是當我們有了更先進的觀測技術之後,也穿越了銀河系,看到了系外更加浩瀚廣闊的星空。
那麼銀河系之外又是什麼樣的星繫結構?過去科學家觀測發現銀河系屬於室女座超星系,這是一個直徑達1.1億光年的星系,包括了4.7萬個星系。那麼這個星系團是銀河系外最大的宇宙結構嗎?
經過更先進的觀測,科學家在銀河系外發現了宇宙更加浩瀚的超級結構,範圍達到了5.2億光年。這個新發現的超級宇宙結構是拉尼亞凱亞超星系團,我們所知的室女座超星系團也只是拉尼亞凱亞的一部分而已。
拉尼亞凱亞超星系團內包含約10萬個星系,範圍達到了5.2億光年,質量是銀河系的十萬倍。我們的銀河系就位於這個宇宙超級結構網上的一條「流蘇」上。這種超級結構如果縮小來看,就是一個大尺度的纖維狀,就像一張巨大的網。
這些纖維組成了宇宙中空洞的邊界。宇宙的空洞中,幾乎空無一物。「纖維」則是由超星系團所組成。這些細絲狀的纖維來回交叉的地方就是一個個巨大的星系團,而細絲的空白部分就是宇宙空洞。
所謂的宇宙空洞是指宇宙的空白地帶,這裡幾乎什麼都沒有,在天文望遠鏡的鏡頭裡,那裡就是一片黑暗的區域,看上去就像是一個個巨大的黑洞。當然,宇宙空洞並不是完全沒有恆星等天體,只不過數量太少於稀少,散發出的光太過於暗淡,我們無法觀測到而已。
由此可見,宇宙中的星系,星團等結構並不是均勻分布的,而是呈現不均勻的排列。這種不均勻的結構排列,組成了一個巨大的宇宙網絡,由縱橫交錯的各種線條組成,這些線條所在的位置就是星團聚集的地方。
科學家通過觀測分析星系運動軌跡,掌握大量的星系分布數據之後,我們就可以繪製出一個宇宙星空網絡。這個網絡對於人類未來探索宇宙非常重要,我們都知道,在地球上我們的出行等都需要衛星導航,如果沒有地球網絡的存在,那我們的出行就很容易迷路,找不到回家的路。
一個小小的地球尚且如此,更不要說浩瀚廣闊的宇宙了。當人類未來成為星際文明,走向宇宙的時候,如果沒有宇宙網絡這樣的一張圖,我們很容易就會迷失在宇宙中,永遠找不到回家的路。
要知道宇宙環境是惡劣殘酷的,一旦在星際之路上迷失方向,那可能就會面臨死亡。所以,我們未來的星際之路需要一個龐大完整的宇宙網絡圖,它就是我們走向星際的導航圖,有了它,你才能夠到宇宙中去自由浪,否則就是有去無回。
當然,這樣的事情離我們還非常遙遠,很多人會有這樣一個疑問:如此巨大廣闊的宇宙超級結構,人類有希望走出去嗎?可能在很多人看來,相對論告訴我們,物體的最快速度是光速,而即使人類實現了光速飛行,我們要飛出拉尼亞凱亞超星系團,至少也需要5.2億光年。
如果是以人類目前最快飛行器的速度來計算,那需要至少4.4萬億年的時間才可以。要知道,宇宙誕生的時間才不過138億年,而人類以目前的飛行器速度,僅僅穿越拉尼亞凱亞超星系團就需要4.4萬億。這顯然是告訴我們,人類永遠走不出這個宇宙超級結構。
即使是我們實現了光速飛行,也不可能走出去,這樣的結構是不是讓很多人感到絕望?要知道這個宇宙超級結構也只不過是浩瀚宇宙的冰山一角。像拉尼亞凱亞超星系團這樣的超級結構在宇宙還有很多,目前我們已經發現了武仙座超星系團、英仙-雙魚超星系團等多個星系團,它們每一個都可以媲美拉尼亞凱亞超星系團。
如果我們連一個小小的拉尼亞凱亞超星系團都走不出去,還談什麼探索整個宇宙的奧秘?其實我們完全不用悲觀,光速在宇宙中並不是最快速度,相對論中的物體最快速度是光速,只是在一個穩定三維空間中的理論速度,是有局限性的。
廣義相對論告訴我們,宇宙是存在扭曲的,空間扭曲的存在讓速度沒有了光速的限制,也沒有了上限的存在。宇宙的膨脹明顯遠遠超越了光速,否則它138億年的時間,最多只能膨脹到138億光年的範圍。
可事實上,人類目前的可觀測範圍已經達到了930億光年,而在可觀測範圍之外,還有更加浩瀚的空間。可見,宇宙的膨脹速度是遠遠超越光速的,而這種超光速現象正是空間扭曲的結果。只要我們能夠掌握空間的奧秘,具備空間扭曲的能力,那麼就可以實現空間跳躍或者是蟲洞穿梭。
那個時候,人類的飛船就可以輕鬆跨越各個星系,穿越各個星團,到達宇宙的每一個角落。當然,這種超光速航行模式對於現在的人類科技來說,還是處於猜想中的概念理論,我們要真正實現它還差得很遠。
對於人類來說,科學是沒有捷徑可走的,我們只有一步一個腳印,先研究亞光速如何實現,探索整個太陽系然後再走出太陽系探索整個銀河系。等我們的科技實力達到了一定程度之後,自然也就可以掌握超光速技術,掌握空間跳躍技術,那個時候人類才是真正強大起來。