天文學家發現,幾乎所有星系都在遠離地球,難道我們在宇宙中心?
更新于:2025-03-26 06:48:50

現代科學認為,我們的宇宙誕生於138億年前,當時有一顆奇點發生了爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以後,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在所看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之後形成的,我們的地球就是宇宙大爆炸之後形成的,不過地球和其它行星最大的區別就在於,地球誕生了生命,生命的出現給地球增添了很多色彩,尤其是人類出現以後,解開了地球上很多的奧秘,人類的發展其實很快的,相比於其它生物來說,人類是地球上演化速度最快的生物。而且能夠演化出智慧來,這本身就是一件非常了不起的事情。

在遠古時代,人類的祖先在非常艱苦的環境中慢慢學會了使用工具,開啟了舊石器時代。他們通過狩獵、採集來獲取食物,並且開始形成簡單的社會組織。隨著時間的推移,人類進入新石器時代,開始從事農業生產,定居下來,形成了村落和早期的文明。在古代文明時期,如古埃及、古希臘、古印度和古代中國等,人類在農業、手工業、建築、哲學、藝術等領域取得了顯著成就。文字的發明和使用促進了知識的傳承和交流。中世紀時期,歐洲經歷了封建制度的發展和宗教的深遠影響,但同時也在經濟、文化等方面有所積累和進步。近代以來,工業革命的爆發使人類社會發生了翻天覆地的變化。機器生產取代手工勞動,生產力大幅提高,城市化進程加速,社會結構和經濟模式發生重大轉變。

隨著人類科技的進步,人類對世界的了解越來越清晰,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度很快,當人類走出地球之後,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是還存在其它的生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,人類之所以能夠有如此發展之快的速度,離不開科學家的貢獻,在人類歷史上出現了很多偉大的科學家,其中比較著名的有牛頓,牛頓在多個領域都有非常卓越的成就,在物理學方面,他發現了牛頓三大定律和萬有引力定律,牛頓三大定律描述了物體的運動狀態和相互作用的關係,為力學的發展奠定了基礎。

萬有引力定律則揭示了物體之間相互吸引的規律,這個定律不僅僅適用於天體運動,也解釋了地球上許多常見的現象。他將地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中,創立了經典力學理論體系,正確地反映了巨集觀物體低速運動的巨集觀運動規律,實現了自然科學的第一次大統一,是人類對自然界認識的一次飛躍。牛頓的偉大不僅在於他的具體發現和發明,還在於他的科學思維和方法。他通過實驗和觀察來驗證理論,強調科學的邏輯性和系統性。他的工作為後來的科學研究樹立了典範,激發了無數科學家的探索精神。在牛頓之後,最偉大的科學家就是愛因斯坦了,他對現代物理學的貢獻有很多,他改變了我們今天生活的世界,其主要包括以下幾點:

1. 狹義相對論:愛因斯坦在26歲時提出狹義相對論,這一理論徹底改變了物理學家對空間和時間的單獨看法,成功地將時空概念融合在一起,統一了時空觀。

2. 質能方程(E=mc²):這個可能是世界上最著名的方程,闡明瞭品質和能量本質上是一回事,只要將品質乘以光速的平方,就能將它轉換為能量數值。該方程不僅解釋了後來恆星發光的能量來源,對核能的利用也具有重要意義,它還解決了宇宙誕生的物質來源問題。

3.黑洞和蟲洞,在愛因斯坦的相對論中,預言了一種神秘的天體,這個天體就是黑洞,黑洞的引力非常巨大,能夠吞噬任何物質,一切進入黑洞視界範圍內的物質,都會被黑洞所吞噬。

不過即使是牛頓和愛因斯坦這樣偉大的科學家,在他們的科學實驗當中,也出現過錯誤的理論,比如說靜態宇宙模型,當年牛頓認為我們的宇宙是靜止不動的,在牛頓的理論中,天體運動在很大尺度上速度遠遠小於真空中的光速,所以牛頓力學能夠很好的說明宇宙圖像,在1915年的時候,愛因斯坦提出了廣義相對論,在1917年的時候,根據狹義相對論提出的宇宙模型,主張宇宙是一體積有限沒有邊界的靜態彎曲封閉體,這一模型克服了牛頓理論和無限宇宙的矛盾,是第一個自洽統一的動力學宇宙模型,也被稱為是現代宇宙學的開端,當時愛因斯坦利用廣義相對論提出了靜態宇宙模型,最終得出了一個叫做愛因斯坦場方程,通過這個方程,他最終計算出一個有限、無界、靜態的宇宙模型。

愛因斯坦將宇宙理解為靜態的原因實際上並不是完全的遵守他自己的廣義相對論算出來的,而他本人跟隨著前人的觀點認為宇宙的存在必然是靜態的,畢竟在那個時候人類眼中的恆星是不會動的,愛因斯坦當時為了使他自己通過廣義相對論演變而來的愛因斯坦場方程計算出來的宇宙成為一個靜態宇宙,他就在這個方程裡面加入了一個修正項進去,而這個修正項名為宇宙項。加入修正項後,他的愛因斯坦場方程計算出來的宇宙變得安靜了,當時愛因斯坦認為自己已經完美的解決了靜態宇宙的秘密,不過靜態宇宙模型本身就是一個錯誤的理論。而這個理論在後來被哈勃所打破。不過哈勃並不是第一個發現宇宙膨脹的人。

在1914年的時候,斯裡弗基於多普勒效應,提出了一種測量星系徑向速度的新方法,他用這種新方法研究了15個隨機選取的螺旋星雲,然後驚訝的發現,這些星雲都在遠離我們,這是人類第一次觀測到宇宙膨脹的現象,從嚴格意義上來說,斯裡弗才是發現宇宙膨脹的第一人,在1914年美國天文學年會上,斯裡弗做了一個報告,介紹了自己的發現,報告結束後很多科學家都非常驚訝,但是愛德溫.哈勃也在場,不過可惜的時候,斯裡弗後來的道路非常坎坷,導致他沒有辦法潛心的研究下去,而當時的哈勃也正在積極的研究宇宙膨脹的理論,在1928年的時候,哈勃在歐洲開會期間,聽到了用多普勒效應測量遙遠星系速度的最近進展,當時哈勃想到,遙遠星系的徑向速度和他們到地球之間的距離到底是什麼關係?

在1924年的時候,哈勃利用造父變星的周光關係,確定了仙女座星系中的變星距離地球超過了90萬光年,這一發現超出了當時人類的認知,憑藉這種方法和工具,哈勃還測量了其它23個星系,距離地球大約有2000萬光年,哈勃發現星系的紅移與星系和地球的距離成正比,這意味著距離地球更遠的天體正在加速遠離地球,換句話說,宇宙正在膨脹,於是在1929年的時候,他宣佈了自己的發現,距離和紅移的比例是每光年距離的速度為170公里每秒。也被稱為是哈勃常數,當時遠在德國的愛因斯坦聽到這個消息之後,馬上前往美國,親自確認了這個事實,並因此而修正了廣義相對論中的宇宙常數項。宇宙膨脹的理論對於人類來說意義重大,它讓我們改變了對宇宙的認知,為宇宙大爆炸提供了新的證據支援。

根據宇宙膨脹的理論,科學家以地球為觀測中心,看到了一個半徑465億光年的宇宙空間,這個宇宙空間也被稱為是哈勃體積,在這個範圍內,由於我們是從地球上向四周觀測到,所以才能夠看到大部分星系都在遠離地球,但是放在全宇宙範圍內,地球就不是中心了,目前哈勃望遠鏡觀測到的宇宙膨脹速度,是每326萬光年67公里每秒,這個速度其實並不快,甚至在幾百萬光年的範圍內還比不上引力,因此仙女座星系才能夠在膨脹的宇宙中撞擊到銀河系上面,從嚴格意義上來說,一旦星系和地球的距離超過了145億光年,那麼宇宙膨脹的速度就會超越光速,這就意味著這個星系發出的光,永遠都只能夠在路上,無法飛到地球上。用科幻小說三體的一句話說:星系到達了地球的光錐之外。

看到這裡,相信很多朋友都會產生一個疑問,就是為什麼我們的宇宙會不斷的膨脹,對於這個問題,目前科學界比較認可的是暗物質和暗能量,暗物質的概念最早是由天文學家卡普坦於1922年的時候提出的,他通過星體系統的運動間接推斷出星體周圍可能存在的不可見物質,而暗能量的概念是1997年提出的,之所以將它們稱為是暗能量和暗物質,是因為它們不會和任何物質發生化學反應,所以我們看不見也摸不著它們,但是現在科學家認為,它們一定存在宇宙當中,科學家通過研究發現,暗物質不會發光,但是有明顯的引力效應。他可能是一種由多種或一種不同於普通物質(電子、質子、中子、微中子等)的基本粒子所構成的。目前科學家認為弱相互作用粒子的可能性最大。

關於暗物質的存在有以下幾個方面:星系自轉曲線:觀測星系轉速時,發現星系外側的旋轉速度比牛頓引力預期的快,這就說明當中有看不見的暗物質。星系與星系團觀測:觀測星系團碰撞時,發現暗物質與普通物質分開,形成了不同的重力透鏡效應。宇宙微波背景輻射:觀測宇宙早期的微波輻射時,發現其溫度起伏反映了當時宇宙中物質密度的分佈,其中暗物質起了重要的作用。為了尋找暗物質和暗能量,各國的科學家都做了巨大的努力,我國也不例外,其中比較著名的是中國錦屏地下實驗室,該實驗室於2010年12月12日在四川雅礱江錦屏水電站揭牌並投入使用,其垂直岩石覆蓋達2400米,是目前世界岩石覆蓋最深的實驗室。它的建成標誌著中國擁有了世界一流的潔凈低輻射研究平臺,能夠自主開展像暗物質探測等國際前沿的基礎研究課題。

實驗室建成投運以來,已經開展了多個暗物質直接探測實驗。例如清華大學主導的高純鍺直接探測(CDEX)、上海交通大學主導的液氙直接探測(PandaX)等。其中,CDEX實驗組發表了我國首個暗物質直接探測研究成果,並給出了特定能量範圍內自旋無關暗物質直接探測靈敏度世界最好結果,不過即便是如此,科學家並沒有直接的捕捉到暗物質的存在,這說明暗物質比我們想像的還要神秘,如果我們能夠捕捉到暗物質的存在,那麼人類的科技一定能夠大幅度的提升,所以現在很多科學家也在積極的努力當中,宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中還存在很多我們不知道的奧秘,認為,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來我們一定能夠解開更多的奧秘,對此,大家有什麼想說的嗎?