宇宙到底有多大?它的邊緣是什么?
現(xiàn)在請拋開日常的尺度感,我們將共同踏上一場從地球飛往宇宙邊緣的史詩級旅程。
第一站月球,這是人類踏足過的唯一地外天體,距離我們約38萬公里,早在1969年,宇航員就在那片寂靜的、覆蓋著灰色塵埃的表面上,留下了“個人的一小步,人類的一大步”,從月球回望,地球是一個藍白相間的、充滿生命活力的脆弱彈珠。
我們加速向前,掠過離我們最近的行星鄰居,首先是金星,一個被濃厚硫酸云包裹的“地獄行星”,大量的溫室氣體創(chuàng)造出了失控的、極端的溫室效應(yīng),使其地表溫度可達恐怖的462℃,巨大的氣壓是地球的92倍,相當于深潛到海底900米所承受的壓力。
隨后是水星,八大行星里最小的一顆,也是最靠近太陽的一顆,它是一個飽經(jīng)滄桑的世界,表面布滿了隕石坑,如同放大版的月球,由于幾乎沒有大氣層來調(diào)節(jié)溫度,水星的晝夜溫差極大,向陽面可達430℃,背陽面則驟降至-180℃。
旅程的核心是太陽,它占據(jù)了整個太陽系99.86%的質(zhì)量,太陽之所以像一個永恒的火球一樣發(fā)出光和熱,是因為其核心在超過1500萬攝氏度的高溫和超高壓下,每時每刻都在進行著劇烈的核聚變反應(yīng),將氫聚變成氦,并釋放出巨大的能量。
然而這個看似穩(wěn)定的過程只能再持續(xù)約50億年,屆時太陽將耗盡核心的氫燃料,膨脹成一顆巨大的紅巨星,無情地吞噬掉水星、金星,甚至可能包括我們的地球,然后在一系列復(fù)雜的演化后,最終坍縮成一顆暗淡的白矮星,走向終結(jié)。
繼續(xù)向外,我們來到火星。這顆紅色的荒漠星球,盡管如今看來地表上到處是銹紅色的山丘和礫石,但大量的證據(jù)表明,數(shù)十億年前的火星曾擁有過濃厚的大氣、河流和湖泊。
在穿過了位于火星和木星之間,由數(shù)百萬顆小行星構(gòu)成的小行星帶后,我們便進入了外太陽系的巨行星領(lǐng)域。
首先映入眼簾的是木星,太陽系無可爭議的王者,它是一個巨大的氣態(tài)行星,質(zhì)量是其他七大行星總和的2.5倍。因此它并沒有可供站立的固體表面,其主體是氫和氦的海洋,那塊標志性的大紅斑,是一個已經(jīng)肆虐了至少400年的超大反氣旋風(fēng)暴,其覆蓋的范圍甚至可以輕松放下2到3個地球。
接著是優(yōu)雅的土星,那些圍繞著它的、由數(shù)不盡的小冰塊和巖石顆粒構(gòu)成的美麗光環(huán),是構(gòu)成土星環(huán)的原材料,在這些壯麗的光環(huán)映襯下,土星顯得如此與眾不同。
最后是處在太陽系外圍寒冷邊疆的天王星與海王星,這兩顆同屬于“冰巨星”,它們的核心是巖石和冰,外部包裹著氫、氦和甲烷的濃厚大氣,由于大氣層中都存在甲烷氣體,這種氣體會吸收紅光并反射藍光,因此賦予了它們獨特的、迷人的藍色調(diào)。
當我們繼續(xù)向宇宙邊緣前進,以光年為單位來衡量距離時,就會發(fā)現(xiàn)整個太陽系,連同它最外圍的柯伊伯帶和奧爾特云,在星際空間中也不過是一個微不足道的光點而已,我們進入了一個由無數(shù)光點組成的、更為宏大的結(jié)構(gòu),這里的每一個微小亮點,都是像太陽一樣的恒星。
我們往更遠處看,這里更是存在著2000億至4000億以上的恒星,每顆都散發(fā)著閃耀的光芒,它們與大量的星際氣體和塵埃一起,在引力的束縛下,共同構(gòu)成銀河系,這是一個巨大的棒旋星系,其直徑長達約10萬光年。
我們的太陽系,位于銀河系其中一條名為“獵戶座”的旋臂內(nèi)側(cè)邊緣,距離銀河系中心約2.6萬光年,每當夜幕降臨之時,我們抬頭看到的那條橫貫天際的、朦朧的乳白色星河,事實上并非銀河系的全貌,而是我們從內(nèi)部,側(cè)向看到的銀河系盤面的部分旋臂。
當我們繼續(xù)向外,跨越250萬光年的深空,來到的是仙女座星系。這是距離銀河系最近的大星系,也是我們僅憑肉眼就能看到的最遙遠天體。它的規(guī)模比銀河系更大,內(nèi)部更是蘊藏著整整1萬億顆恒星。
但盡管如此,巨大的仙女座星系與我們的銀河系,也只是一個更大結(jié)構(gòu)中的兩個主要成員。它們與其它大約50個較小的星系一起,在引力的作用下,組成了一個直徑約1000萬光年的“小團體”,這就是我們所在的本星系群。
然而,旅程還遠遠沒有結(jié)束,往更遠處看,我們所在的本星系群,又同樣只是一個更為龐大的結(jié)構(gòu),室女座超星系團的一小部分,這里是由超過100個星系群和星系團組成的、跨度超過1.1億光年的更大系統(tǒng)。
在這里每一個亮點都是一個巨大無比的星系,我們引以為傲的銀河系,在這張宇宙地圖上,也只是一個毫不起眼的亮點。
但盡管如此,對比于更廣袤的宇宙空間,室女座超星系團也只是冰山一角,它又是更龐大的“拉尼亞凱亞超星系團”的一部分?,F(xiàn)在我們往宇宙邊緣加快步伐,一路上看到的幾乎全是星系,它們?nèi)缤箍罩械膲m埃,聚集成團、拉伸成絲,構(gòu)成了宏偉的“宇宙網(wǎng)”。
每個星系又都有數(shù)以億計的恒星,所以宇宙中的恒星總數(shù),或許真的要比地球海灘上的所有沙子總和還要多。
在穿越這片由星系構(gòu)成的宇宙森林時,一個奇妙的效應(yīng)開始顯現(xiàn),由于距離極其遙遠且光速有限,我們所看到的景象,不再是“現(xiàn)在時”,而是“過去時”,你所看到的太陽是8分多鐘前的,你所見的仙女座星系是250多萬年前的。
那么假如你到足夠遠的地方,見到的是否就是宇宙誕生之初呢?
答案是肯定的,隨著我們以前所未有的速度接近可觀測宇宙的邊緣,我們實際上是在進行一場時間旅行,回溯宇宙的歷史。我們目睹了中年星系的行程,見證了青年星系瘋狂的碰撞與合并,也看到了宇宙嬰兒時期第一批巨型恒星的誕生。
再往前,是一片被稱為“宇宙黑暗時代”的時期,那時還沒有任何恒星形成,隨之而來的,便是宇宙中最古老、最遙遠的光。
此刻,我們就要抵達這次旅程的終點站了。
宇宙的邊緣到底是什么?
答案就近在眼前了,它不是一堵墻,也不是一片虛空,我們看到的,是一片均勻的、散發(fā)著微波輻射的“光墻”,這片光,就是我們所能“看”到的最遠的地方,但這并非宇宙的物理邊界,而是時間的邊界。
我們看到的,是距今138億年前,宇宙大爆炸后約38萬年的景象,那時宇宙還不是透明的,而是一鍋由質(zhì)子、電子和光子組成的、溫度高達3000攝氏度的熾熱等離子體濃湯,光子被困在其中,無法自由傳播,直到宇宙冷卻到一定程度,原子形成,光子才被“釋放”出來,自由地向四面八方傳播。
至今這次大爆炸產(chǎn)生的光仍然在宇宙中傳播,并由于宇宙的膨脹,其波長被拉伸成了能量極低的微波,這就是由歐洲航天局的普朗克太空望遠鏡詳細記錄下來的宇宙微波背景輻射,它是宇宙曾發(fā)生過大爆炸的最有力的證據(jù),這片輻射,就是我們可觀測宇宙的“邊緣”。
那么,在這片“光墻”之外,或者說在這之前呢?
現(xiàn)代宇宙學(xué)最具影響力的“大爆炸理論”告訴我們,宇宙的起點,可能是一個密度無限大、體積無限小、溫度無限高、時空曲率無窮大的“奇點”,這個點發(fā)生了一次大爆炸,才有了我們所知的時間與空間,才有了光和宇宙本身,而爆炸噴射出的能量和物質(zhì),則造就了如今宇宙內(nèi)的一切天體。
當我們“抵達”了宇宙真正的邊緣以后,再回望我們出發(fā)的那個微小藍點,一種難以言喻的敬畏感油然而生,我們意識到了地球的渺小,以及宇宙的浩瀚無垠,說實話就算此時地球突然間消失了,都不會對宇宙本身產(chǎn)生絲毫影響。
那么既然這樣,我們每個人出現(xiàn)在這茫茫宇宙中,究竟又是為了什么呢?
或許意義并不在于我們對宇宙的影響有多大,而在于,在這顆小小的、脆弱的星球上,誕生了能夠思考、能夠感受、能夠回望138億年時空去探尋自身起源的智慧生命,我們是宇宙用來認識其自身的一種方式,我們的存在,本身就是對抗宇宙冰冷和空曠的奇跡。
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