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宇宙有多大? 就在今年年初,英国的天文学家发现了一个巨大的宇宙结构——大环。这是一个由很多星系和星系团组成的几乎完美的圆形星系群,它的直径大约是13亿光年,周长达40亿光年,是目前可观测宇宙内已知的最大结构之一。 但按照目前的宇宙形成论来讲,这个大环大到宇宙已经装不下它了。 现在的理论认为,在宇宙大爆炸之后,物质通过引力逐渐聚集,从较小的结构慢慢合并成较大的结构,然后逐渐形成了星系和星系团。但这个过程需要足够的时间。 宇宙形成至今大约有138亿年。理论计算表明,宇宙里能形成的最大结构应该是12亿光年。而大环的直径是13亿光年,已经超过了宇宙形成的理论极限。按理说这是不可能的,因为没有足够的时间来形成这么大的结构。 而且按照宇宙学原理,宇宙应该是均匀一致的。不管站在宇宙的哪个地方观察,看到的宇宙应该都差不多。更准确来说,宇宙均不均匀取决于观测尺度。假如把宇宙看成是海洋,站在海边看海面,波涛汹涌;但坐飞机时就会发现,从高空看海面其实非常平滑。 这个大环就像是一个平滑的表面上出现了一个显眼的疙瘩,让原本应该是均匀的宇宙变得不均匀了。 这种大型结构到底是怎么形成的?难道人类对宇宙的测量出错了?宇宙究竟有多大? 我想大家或多或少都想过这个问题,但这个问题很难想象出答案,而且想多了之后人还会产生一种虚无感。 从地心说到日心说 公元1世纪,古希腊天文学家托勒密提出地心说,认为地球是宇宙的中心,太阳、月亮、行星都绕着地球转。这个理论在当时得到了普遍认可。 直到16世纪初,波兰天文学家哥白尼提出日心说,才推翻了地心说。他认为太阳才是宇宙的中心,地球只是太阳系中的一个普通行星。但他的说法在当时不被认可,经过一个多世纪才慢慢被世人接受。 其实哥白尼是病死的。真正被烧死的是他的支持者布鲁诺。这位意大利哲学家坚持捍卫日心说,还认为太阳只是众多恒星之一,人类在宇宙中也不是唯一的。1600年,他被判火刑,在罗马被当众烧死。 测量太阳系 哥白尼的观点虽然不完全正确,但他给人类的宇宙观带来了巨大改变。人们开始思考:太阳系到底有多大? 从哥白尼之后将近一百年,太阳系大小的计算没有太大进展,直到开普勒出现。1595年,开普勒发现了太阳系各行星之间的位置关系,把地球到太阳的距离称为一个天文单位。只要知道一个天文单位是多少,就能算出整个太阳系的大小。 1677年,哈雷想到了用
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3.3亿光年的空白,藏着宇宙最深的秘密 你有没有盯着夜空中的某一处黑暗发呆过? 那一小块黑暗,可能什么都没有。但在3.3亿光年之外,有一片真正的黑暗,大得让你怀疑人生。 那里叫牧夫座空洞。它的直径是3.3亿光年。 如果你对数字不敏感,我们换个说法:光从空洞的这一头跑到另一头,需要3.3亿年。而人类有文字记载的历史,才不过五千年。 更诡异的是,这么大一片区域,按照宇宙的平均密度来算,本该装着至少1万个银河系。可天文学家翻了个底朝天,只找到60个孤零零的星系。 1万对60。这不是稀疏,这是灭绝。 第一个发现这片空洞的人,站在望远镜前沉默了很长时间。因为他知道,自己看到的不是普通的空旷,而是一道无法解释的伤疤。 伤疤的背后,藏着几种可能。每一种都让人后背发凉。 先别急着往外星人身上想,虽然那是最刺激的答案。 假设真的存在一个星际文明,科技水平高到可以摧毁整个星系。那需要多大的能量?按照天体物理学家的计算,要炸掉一个像银河系这样的盘状星系,需要的能量相当于把整个太阳的质量全部转化成纯能量,再乘以一千倍。 这还不算完。问题是,牧夫座空洞里缺的不是一两个星系,而是将近一万个。如果你要把一万个星系全部打扫干净,还不能留下太多痕迹,那这个文明的科技水平已经不是科幻片敢拍的了。 更麻烦的是,毁灭一万个星系需要时间。就算一天炸一个,也要炸27年。炸出来的碎片、辐射、高能粒子,会像暴风雨一样横扫整个区域。可天文学家的观测设备非常灵敏,如果那里曾经发生过大规模星际战争,一定会留下某种辐射遗迹。比如过量的X射线,比如异常的红外辐射,比如某种不该存在的元素丰度。 什么都没有。 干干净净。空空荡荡。像被谁擦过一样。 这就引出了第二种解释,也是最让天文学家毛骨悚然的解释。 不是被炸没了,而是从一开始就没有。 这话听起来更离谱。宇宙大爆炸之后,物质是均匀分布的,怎么可能有一片区域从一开始就是空的? 除非,那里曾经发生过另一种战争。不是星际文明之间的战争,而是宇宙基本力量之间的战争。 时间回到138亿年前。宇宙诞生的那一刻,物质和暗物质像面团一样被揉在一起。引力试图把物质聚拢成团,而暗能量和宇宙膨胀则试图把它们拉开。这场拔河比赛持续了数亿年,最后引力在大部分区域赢了,星系诞生了。 但在某些极少数区域,暗能量赢了。 那些区域被急速拉伸,物质来不及抱团就被稀释成几
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