宇宙膨胀速度超越光速,即使每秒飞一光年,边缘仍在远离我们
如果每秒飞行一光年,能不能到达宇宙的边缘?答案可能令人战栗,永远到不了。
首先要知道这个速度到底有多快,这个速度是光速的3150万倍,在这样的速度下一分钟就能横穿整个银河系460亿光年。这是可观测宇宙的半径,也是人类用望远镜能看到的极限。按照每秒一光年的速度理论上只需要460亿秒,也就是大约1460年就能抵达这个边界。
但当真的飞到那里时会发现一个令人困惑的真相,那里什么都没有,没有墙壁、没有标志,甚至没有任何特殊的东西,看到的依然是无尽的星系、星云和黑暗。就像在海洋中游泳的人,无论游多远,地平线永远在前方。因为所谓的可观测宇宙边缘并不是宇宙真正的边界,而是光的地平线,那些光还没来得及传到地球的区域。

所以当到达可观测宇宙边缘后,决定继续前进去寻找真正的边缘。但很快就会遭遇宇宙最诡异的特性,它在膨胀,而且越来越快。1929年天文学家哈勃发现了一个惊人的事实,所有遥远的星系都在远离我们,而且距离越远退行速度越快。这不是因为星系在空间中移动,而是空间本身在膨胀。

更可怕的是当距离足够远时,空间膨胀的速度会超过光速。是的,没听错,虽然爱因斯坦说任何物体都不能超越光速,但空间本身不受这个限制。在距离约140亿光年之外的区域,空间膨胀的速度已经超过了光速。
现在问题来了,即使以每秒一光年的速度飞行,比光速快3000万倍,能追上那些正在远离的星系吗?答案依然是不能。因为宇宙膨胀的速度与距离成正比,飞的越远前方空间膨胀的速度就越快。这就像在一条不断延伸的跑道上奔跑,跑的再快终点线也在以更快的速度后退。

科学家们把这个现象称为宇宙学视界,一个永远无法跨越的边界不是因为距离太远,而是因为空间膨胀的速度超过了任何物质或信息的传播速度。更诡异的是这个边界还在不断缩小。由于宇宙的加速膨胀,越来越多的星系正在跨越这个视界,永远的从可观测范围中消失。数十亿年后,后代将只能看到本星系群内的星系,其他一切都会消失在黑暗中,仿佛从未存在过。

宇宙真的有边缘吗?这是天文学最深刻的问题之一,而答案可能比你想象的更加离奇。宇宙可能根本没有边缘,它在空间上是无限的。在这种情况下,边缘这个概念本身就是错误的。宇宙可也能是有限的,但没有边界,就像地球表面,可以一直向前走,永远不会遇到边缘。
还有一种可能,宇宙或许只是更大结构中的一个泡泡,在宇宙之外可能还有无数个其他宇宙,每个都有自己的物理法则。这种情况下,边缘可能是两个宇宙之间的交界面,一个永远无法观测的维度。
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