900億年後，所有星系都會離開我們的視線，地球正被全宇宙孤立？【宇宙觀察】

900億年後,所有星系都會離開我們的視線。 地球正被全宇宙孤立。 在直徑930億光年的可觀測宇宙裏, 地球渺小得如同一粒塵埃, 但它卻是人類目前在宇宙中唯一的家園。 你也許會認爲,未來我們還能擴張到其他星系, 但天文學家通過觀測發現, 幾乎所有的星系都在遠離地球, 我們其實正在被全宇宙孤立。 時間回到1916年, 愛因斯坦創立廣義相對論後, 發現宇宙似乎是動態而不是靜態的, 但受限於當時的傳統觀念, 它還是保持了一個穩定的宇宙。 然而幾乎就在同時, 美國天文學家哈勃通過造父變星, 確定了仙女座的星系身份, 並且還通過光譜數據, 發現幾乎所有星系都在遠離地球, 也就是說宇宙正在膨脹。 聽到這個消息的愛因斯坦, 第一時間就從德國去了美國, 親眼在威爾遜山天文臺確定了哈勃的這一發現, 接受了動態宇宙這一事實, 也相信了宇宙大爆炸理論。 一個多世紀後的今天, 宇宙膨脹已經被確認成了是加速膨脹, 並且還是超光速的那種距離地球越遠的星系, 遠離地球的速度就越快, 一旦星系和地球的距離超過140億光年, 它們發出的光就永遠也到不了地球了。 更可怕的是, 宇宙中98%的星系都已經超過了這個界限, 我們現在看到的2萬一個星系, 就是可觀測宇宙裏最後的餘暉。 如果宇宙膨脹的速度始終不減慢, 最快900億年後, 除了銀河系之外的其他所有星系, 就都會遠離到140億光年之外, 到時候, 如果還有人類的話, 我們從地球向周圍觀測, 將看不到任何一個核外星系, 除了銀河系的這幾千億顆恆星外, 可觀測宇宙裏不會再有其他的光源。 至於很多人疑惑的超光違反相對論, 其實只是針對宇宙時空之內物質來說的, 對宇宙時空本身的超光速膨脹, 相對論並沒有做出限制, 被宇宙時空帶着超光速遠離地球的星系們, 本身其實是不會運動的。 這種基於空間運動的超光速, 也是後來驅力驅動技術設想中的推進方式, 即在飛船前後製造出不一樣的空間驅力, 從而讓空間本身帶着飛船光速運動, 如果把飛船再用驅速炮包裹的話, 整個飛船就獲得了空間的屬性, 就能跟宇宙時空本身一樣超光速運動了。 然而奇怪的是, 這樣一種連我們都能意識到的技術, 連我們這種科技史只有幾百年的低技術文明, 都能想到的超光速技術, 卻從未在宇宙中發現過它的痕跡。 想象中的外星文明駕駛光速飛船, 在滿銀河系亂跑的情景並沒有發生, 太陽系範圍內也沒有外星文明造訪過的痕跡。 針對這種情況, 有人認爲地球和太陽系是宇宙中的低技術文明保護區, 只有等我們的科技足夠發達後, 外星文明纔會主動現身, 否則它們只會默默觀察地球, 就像生物學家觀察地球上的野生動物保護區一樣。 也有人認爲宇宙中只有人類文明, 或者此刻的我們就是宇宙中科技最先進的文明。 如果真是這樣的話, 未來人類文明在宇宙中就將一帆風順。 從牛頓到愛因斯坦都在尋找一個問題的答案, 誰創造了這個宇宙? 拋開神話傳說不談, 從牛頓到愛因斯坦再到楊振寧, 都認爲存在一個非人格化的造物主, 賦予了宇宙大爆炸第一推動, 並且還設置了條條框框的物理定律, 讓宇宙能長時間穩定運行。 我們只是宇宙運行期間的衆多成果之一。 現代天文學告訴我們, 銀河系至少有1000億顆恆星, 可觀測宇宙裏至少有2萬億個星系。 雖然今天的地球生命是經歷了38億年演化的結果, 但宇宙的年齡也有138億年, 所以生命和文明絕對不止在地球上存在, 根據德雷克公式, 僅銀河系裏就有幾十個外星種族, 整個宇宙的外星文明數量, 比今天的地球人口總量還多。 從微觀層面來看, 生命和非生命的區別其實並不大, 因爲我們的宇宙中發生的所有過程, 都是由基本粒子層面的相互作用引起的。 目前爲止, 科學家們已經確定了大量的常數和參數, 至少也有100個。 任何一個常數或參數發生變化, 都會讓宇宙變得面目全非。 比如目前發現的四大基本粒, 在一堆質子中, 電磁力與重力的比率大約爲1比10的36次方, 如果這個比率更大的話, 電磁力就只會將質子撞開, 最後宇宙中就不會形成比輕重的元素原子, 生命也就不可能誕生了。 但如果這個比率更小, 質子就會互相粘合在一起, 整個宇宙最終會變成一個巨大的粒子, 然後發生引力坍縮,變成黑洞。 如果引力常數稍微大一點的話, 恆星的溫度就會變得太高, 這種狀態下的恆星很快就會把儲存在其核心的燃料燃燒殆盡。 在這樣的宇宙裏面, 無論是哪一個恆星系統, 都沒有足夠的時間讓生命誕生, 因此生命是不會存在的。 如果恆星溫度太低的話, 內部就無法開始進行任何反應, 即使質子或中子的質量發生很微小的變化, 也會對我們產生不利的後果。 舉個例子來說, 如果中子的質量減少了0.2%, 單一質子就會轉變爲別的粒子, 例如正電子, 中微子, 或是中子, 很容易引發正反物質湮滅, 並釋放大量伽馬射線。 在這些關乎整個宇宙的規律調整面前, 地球在太陽系宜居帶的位置, 以及地球本身的磁場和大氣層, 反而不那麼重要了, 畢竟生存環境可以改變, 只要技術到位, 月球、火星甚至太空都能變成可供居住的環境, 但是宇宙規律發生改變的話, 就不是技術能彌補的了, 畢竟科技只能利用宇宙規律, 不能改變宇宙規律。 在可以預見的未來, 如果宇宙膨脹的速率始終不變慢的話, 哈勃常數也會干擾整個宇宙的正常運轉, 因爲星系們之間的距離會越來越遠, 最終達到連光都追不上的地步, 比如現在距離地球140億光年的星系, 發出的光就永遠也到不了地球, 最快900億年後, 整個可觀測宇宙裏的星系 天文學家認爲, 太陽內部可能存在一個黑洞, 這種奇特的現象被稱爲霍金星, 也就是被圓出黑洞寄生的恆星, 這些黑洞的體積很小, 質量僅相當於水星, 所以它們很容易在恆星的形成過程中 進入吸積盤內部, 最終被深深埋在恆星的核心區域, 這些體積僅相當於原子大小的黑洞, 一秒鐘只能吸收100噸物質, 而太陽每秒鐘都要消耗幾百萬噸物質, 所以恆星內部的黑洞 很容易和恆星達成長期的平衡, 根據耶魯大學教授厄爾貝林格的計算, 一個原子大小的圓出黑洞 需要花上數十億年的時間 才能生長到直徑10公分左右, 到了那個時候, 它的質量很可能接近天王星, 同時,恆星的外層 會因爲內部的引力擾動而逐漸膨脹, 看起來就像太陽提前變成了紅巨星一樣, 不過目前爲止, 這種存在於恆星內部的黑洞 還僅侷限於理論上, 我們也沒有能力發射探測器穿過太陽 去探尋它內部的祕密, 其實太陽的質量未來遠不足以產生黑洞, 它只會在51年後膨脹成紅巨星, 然後消散成一團行星狀星雲, 最中心留下一顆白矮星。 現階段距離太陽系最近的黑洞 是1926光年外的蓋亞BH3, 這是一個典型的雙星黑洞, 也就是一顆小質量恆星繞着一顆黑洞在公轉, 未來隨着太陽系在銀河系內的公轉位置變化, 最近的黑洞也會發生變化, 甚至不排除流浪黑洞闖入太陽系的可能性。 計算機模擬的結果顯示, 一顆典型的恆星及黑洞 從一光年外略過太陽系一年後, 它引發的引力干擾纔會到達太陽系, 因爲引力的傳播速度也是光速, 屆時從最外層的奧爾特雲彗星 到火星和木星之間的小行星帶 以及八大行星都會陷入引力混亂, 無數彗星和小行星將進入太陽系內部, 撞擊地球月球和火星, 木星和土星加起來數百顆衛星, 有可能會被引力彈弓效應踢出去, 等這一切都結束後, 太陽系就不是今天的樣子了, 地球上的我們有可能會重複恐龍的命運, 生命將從零開始新一輪的演化週期, 直到產生下一個地球文明。 2008年, 歐洲大型強子對撞擊開機運行的時候, 曾有人擔心 高能粒子對撞實驗會產生黑洞, 然後沉入地心把整個地球吞噬殆盡, 但物理學家保證不會發生這種情況, 因爲目前的對撞機功率不夠, 遠不足以在能質轉換中產生黑洞, 想要人工產生黑洞的話, 對撞機的直徑 至少要相當於地球赤道周長纔行, 並且人造黑洞產生後, 還要第一時間把它導入一個小行星的內部, 否則短時間內它就會蒸發掉, 因此, 未來建造在太空中的對撞機 纔是最理想的人造黑洞生產場所。 其實從生命繁衍的角度來看, 黑洞比恆星更適合充當能量源, 因爲黑洞吸積盤也能提供光和熱, 比如星際穿越中的星球就沒有太陽, 是一顆黑洞的吸積盤在釋放能量, 而且, 只要不進入黑洞的事件世界範圍內, 黑洞就是安全的, 並不會無休止地吞噬星系內的行星。