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人类是否真的生活在宇宙的“牢笼”中？结果颠覆认知

钟铭聊科学 2019-10-19 浏览273次

时空的“囚徒”

其实人类确实是生活在“牢笼”当中，这一点是基于目前人类对于宇宙的认知。为什么这么说呢？我们可以来简单地拆解一下。

首先，我们生活在太阳系内的地球上，而地球在宇宙中其实是可以忽略不计的存在。宇宙是十分空旷的，就拿地球系统来说，地球和月球的平均距离是38万公里，而地球的半径仅仅6000多公里，这是差了两个数量级。（下图就是探测器拍下来的照片，是真实比例的，从图中我们能看出相比于地球和月球的尺寸，它们的距离要明显大得多得多。）

同样的，太阳是整个太阳系的中心，但是太阳相对于整个太阳系而言是十分渺小的存在。如果把太阳的半径放大250倍，这也就大致达到地球轨道的附近。也就是说，日地距离其实和太阳自身尺寸相比，相差了3个数量级，更不要说和地球相比了。

而太阳系呢？我们都知道是在银河系当中，但银河系类似于太阳这样的恒星就达到了1500亿~4000亿颗，太阳在银河系中简直就是微乎其微的存在。

而银河系真的算大么？其实也不算，银河系是在本星系群当中，是本星系团中第二大的星系，第一大的是仙女座星系，两者可能在30亿年后发生合并，合并其实是星系之间的常态。本星系群当中类似于银河系这样的星系有几十个。

本星系群又只是在室女座超星系团的一员，而且还是室女座超星系团当中个头很小的一员，室女座超星系团当中有许许多多类似于本星系群这样的宇宙结构。

室女座超星系团也并不是大，它的直径大概有1.1亿光年，而可观测宇宙的直径有930亿光年。在可观测宇宙中，室女座超星系团几乎是微不足道的，类似的宇宙结构多到数不胜数。

而可观测宇宙只是宇宙的一部分而已。由于我们观测一般是通过电磁波的方式，因此，可观测宇宙的半径其实意思是，从宇宙138亿年前宇宙大爆炸开始，光所能传播得最远距离。也就是说，理论上我们能够接收到如今距离我们465亿光年外的天体发出的光。（这里说“光”其实并不准确，而应该是引力波。光其实是461亿光年，这是因为宇宙38万岁时，光才开始传播。）之所以看到的尺度不是138亿光年，是因为宇宙并不是静止不动的，而是在膨胀，加上膨胀效应才达到了465亿光年。（目前我们接收到的最远的天体的光大概是320亿光年外的天体发出的光）

也就是说，宇宙中大多数位置的天体发出来的光，我们至今还没有办法看得到。根据普朗克卫星的最新观测数据，我们知道，宇宙在大尺度上（10^8光年）不弯曲的，是平坦的，这就意味着宇宙是无限大。（也就是下图中第二种情况）

因此，从时空尺度上看，人类绝对就是一个被困在可观测宇宙内的囚徒，而人类生活的地球，乃至太阳系，银河系，在宇宙这个大尺度下都是可以忽略不计的存在。但这还仅仅是从时空尺度上来看。如果我们从物质的角度来看，人类同样如同囚徒一样。为什么这么说？

物质的“囚徒”

我们都知道，宇宙中充满了各种物质，目前我们已经探明的被我们称为已知物质。但其实它并不是宇宙的全部。要知道物质之间是有引力的。

如果宇宙是一个物质主导的宇宙，那最终的结果一定是在引力的作用下向中心点收缩。可事实上，并没有，所以牛顿曾经也特别困惑。随着研究的深入，科学家发现，星系周围的恒星跑得尤其的快，这说明还存在额外的引力是我们没有探明的。比如：理论上太阳应该绕银心的运动速度是160km/s，可实际观测却是240km/s。这样的情况大量出现各类星系中，只有极个别的星系没有这样的情况。