當我們在夜晚仰望天空時,很容易產生這樣一種印象:星星永遠以勻速的方式運動著。當然,我們知道事實並非如此。恆星合併成星系,星系合併成星系團。至於星系間廣大而空曠的區域。這些區域真的是空的嗎?它們的密度大嗎?
有一個特殊的空間區域被稱為布茨空洞,這是一個與宇宙中觀察到的任何其他區域都不同的巨大的真空區域。
早在1981年,天文學家羅伯特·科什納和他的團隊就發現了這個「虛空」,有時也被稱為大虛空,它是一個巨大的球形空間區域,裡面幾乎沒有星系。它距離地球約7億光年,位於布茨星座附近,因此得名。研究人員最初在他們的論文中發表了這一驚人的發現,「布茨虛空有數百萬「百萬秒差距」立方米的空隙(一秒差距為3.2616光年)。」
1秒差距圖解這個超大空間的直徑為2.5億光年,大約是可觀測宇宙直徑的0.27%,而宇宙本身的直徑就有930億光年。它的體積估計為236,000 Mcp3,是宇宙中已知的最大的空間。
在它被發現後不久,天文學家們就開始注意到這個區域實際上是多麼的稀疏。起初,他們只能在浩瀚的宇宙中找到8個星系,但進一步的觀察發現總共有60個星系。現在,雖然這看起來可能仍然很多,但這就像在一個比美國大陸還大的地區(這僅僅是在二維空間中)偶然發現60英裡長的物體一樣。根據天文學家格雷格·奧爾德林的說法,如果銀河系位於布茨空洞的中心,那麼直到1960年代我們才知道還有其他星系。
作為比較,我們的銀河系在300萬光年的空間裡大約有24個鄰居。考慮到宇宙中其他地方星系之間的平均距離是幾百萬光年,從布茨空洞的體積來看,它應該包含大約1萬個星系。
像肥皂泡
科學家們顯然很想知道這樣一個異常的空間區域是如何形成的。計算機模型表明,更小的空洞更常見,是由於星系之間由於萬有引力而相互靠近造成的。這將導致鄰近區域的空無一物,而且由於這一過程是自我強化的,它會像滾雪球一樣越滾越大。
但這並不能解釋為什麼布茨空洞存在,主要是因為自宇宙誕生以來,由於引力的作用,還沒有足夠的時間來清除這麼大的空間。
對解釋的需要催生了一種新理論,該理論認為超空間是由更小的空間混合而成的。奧爾德林注意到,在空洞內的星系呈現出管狀結構的奇怪形狀——這可能是一個重要的線索。反過來,他懷疑布茨空洞是更小的空洞聚集在一起的結果,就像肥皂泡凝聚成一個大的肥皂泡一樣。至於星系管,那很可能是較小空洞之間邊界的殘餘。奧爾德林推測,這些星系現在被困在超空間內。
還有另一種更激進的可能性,而且很可能沒有在科學文獻中被考慮到。布茨真空可能是卡爾達謝夫三世規模文明擴張的結果。當殖民泡泡從它的主星系向外擴張時,文明會將它遇到的每一顆恆星(以及隨後的每一個星系)遮蔽在戴森的外殼中。這也可以解釋為什麼這個空間有這麼漂亮的球形形狀。考慮到這個空洞距離地球約7億光年,而且40億年前宇宙中可能出現了智能生命,這個古老的文明可能有足夠的時間來完成這個驚人的宇宙工程壯舉。現在,這是純粹的推測,但是考慮到這種現象的奇異性,把它作為一種可能性是值得的。
一個陰森、空曠的地方
空虛的本質為思考提供了一些有趣的資源。這個地區的「遊客」肯定會被孤立感淹沒,因為星系之間的距離非常遙遠,遠處的太空非常黑暗。
布茨真空可能是太空中最完美的真空,其影響值得我們思考。不僅像巖石和灰塵這樣的物體是非常罕見的,粒子也是如此。粒子之間的相互作用可能需要很久,也可能永遠不會發生。
這種極低的密度意味著,當一種中微子進入空洞時,它在離開時看起來完全一樣。光子也是如此。物質粒子的質量比光子和中微子大得多,當然會被拉向真空的牆壁。由於具有這種保持狀態的特性,布茨真空可能有一天會被視為終極時間膠囊——發射出一種光子模式,但這種模式在數億年後到達另一端時才會被重新發現。
阿尼西莫夫還想知道,考慮到它的低密度,它會像在真空中旅行一樣:也許布茨真空將成為未來高速拉速器的試驗場,以99.99999%的光速運行。它極低的密度肯定會吸引那些想要在沒有討厭的星際塵埃的情況下創造速度紀錄的人。