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人類(lèi)文明最終會(huì)消失嗎(會(huì))

宇宙大爆炸理論

20世紀(jì)初,美國(guó)天文學(xué)家埃德溫·哈勃通過(guò)觀測(cè)星系的紅移發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的現(xiàn)象,即遙遠(yuǎn)的星系離我們?cè)竭h(yuǎn),它們的光譜就越向紅移。這一觀測(cè)結(jié)果被稱(chēng)為哈勃定律,表明宇宙正在膨脹。

這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn),愛(ài)因斯坦得知后,對(duì)自己在廣義相對(duì)論中引入的宇宙常數(shù)項(xiàng)感到非常后悔,并將其稱(chēng)為"最大的錯(cuò)誤"。他認(rèn)識(shí)到,宇宙膨脹的事實(shí)使得宇宙常數(shù)項(xiàng)不再必需,而且其引入似乎是一種人為的修正。

除了哈勃的觀測(cè)結(jié)果和理論模型,宇宙膨脹還有大量其他的證據(jù)支持。其中最具決定性的是宇宙微波背景輻射(Cosmic Microwave Background, CMB)。

1965年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的天體物理學(xué)家亞諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)使用微波接收器進(jìn)行無(wú)線電波的研究。然而,他們?cè)谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中遇到了一個(gè)問(wèn)題:無(wú)論如何調(diào)整,都無(wú)法消除一個(gè)穩(wěn)定的噪音源。

最初,彭齊亞斯和威爾遜認(rèn)為這個(gè)噪音源是來(lái)自地球或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備的干擾。但經(jīng)過(guò)多次排除其他干擾因素后,他們意識(shí)到這個(gè)噪音源來(lái)自宇宙本身,也就是說(shuō)這就是宇宙微波背景輻射。

彭齊亞斯和威爾遜的發(fā)現(xiàn)被廣泛認(rèn)可,并于1978年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。自此,科學(xué)家們基于宇宙大爆炸理論,開(kāi)始了大量的研究。然而最近的研究結(jié)果卻顯示:宇宙中94%的星系已經(jīng)與地球失聯(lián)。

超光速膨脹

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),宇宙正在超光速膨脹,離地球越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離地球的速度越快。

信息在宇宙中的傳播速度上限就是光速,也就是每秒29.9萬(wàn)公里。而宇宙本身膨脹的速度已經(jīng)超過(guò)了光速,這就導(dǎo)致遠(yuǎn)方星系發(fā)出的光子始終無(wú)法飛到地球。根據(jù)估算,可觀測(cè)宇宙大約有2萬(wàn)億個(gè)星系,這意味著其中1.86萬(wàn)億個(gè)星系已經(jīng)與地球失聯(lián)。我們現(xiàn)在、將來(lái)都無(wú)法知曉它們的具體情況,更無(wú)法得知它們之中的星球是否有智慧生命的存在。這意味著人類(lèi)的孤獨(dú),而其實(shí)費(fèi)米悖論早就告訴了我們這一點(diǎn)。

費(fèi)米悖論可以歸結(jié)為兩個(gè)經(jīng)典的問(wèn)題:

在已知宇宙至少有700垓顆恒星,銀河系也大約有大約2500億顆恒星,即使智慧生命以很小的概率出現(xiàn)在圍繞這些恒星的行星中,那么僅僅在銀河系內(nèi)就應(yīng)該有相當(dāng)大數(shù)量的文明存在。那么為什么我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外星人或者外星物品?考慮到有很多恒星比太陽(yáng)年齡更大,外星人比人類(lèi)擁有更多發(fā)展時(shí)間,那么為什么我們現(xiàn)在還沒(méi)被星際殖民?

第二個(gè)問(wèn)題是,為什么我們看不到智慧生命的跡象?因?yàn)樽銐蚋叩鹊奈拿鲬?yīng)該能在可觀測(cè)宇宙的較大范圍內(nèi)被看見(jiàn)。然而盡管我們?cè)趯ふ彝庑巧矫孢M(jìn)行了大量的努力,通過(guò)無(wú)線電波和光學(xué)信號(hào)搜尋宇宙中的跡象,但目前我們?nèi)陨形唇邮盏娇煽康耐庑切盘?hào)。

基于以上兩個(gè)問(wèn)題,費(fèi)米悖論否定了外星文明的存在。即地球是特殊的,茫茫宇宙很可能只有人類(lèi)擁有智慧,這是何等的孤獨(dú)?不過(guò)別忙著傷感,費(fèi)米悖論其實(shí)已經(jīng)被我國(guó)作家劉慈欣的黑暗森林法則破解了。

黑暗森林法則

劉慈欣把宇宙比喻為一片黑暗的森林,森林中有許多獵人。在這個(gè)黑暗的環(huán)境中,每個(gè)獵人都不知道其他獵人的具體位置和意圖,只能假設(shè)其他獵人都可能是敵對(duì)的。

因此為了自我保護(hù),他們會(huì)盡量保持隱蔽,不發(fā)出任何聲音和信號(hào)。

類(lèi)似的,宇宙中的文明也可能面臨著未知的敵對(duì)文明的存在,因此為了自身的安全,它們可能會(huì)選擇保持沉默,不向外界發(fā)送任何信號(hào)。

這個(gè)法則表達(dá)了一種自我保護(hù)和利己主義的觀點(diǎn),認(rèn)為在宇宙中存在著未知的危險(xiǎn),文明之間的接觸可能導(dǎo)致滅亡。因此,人類(lèi)或其他智慧生命應(yīng)該謹(jǐn)慎行事,避免主動(dòng)向外界發(fā)送信號(hào),以免被潛在的敵對(duì)文明發(fā)現(xiàn)并遭受攻擊。

這也就是說(shuō),其他智慧文明很可能也明白這個(gè)法則,所以他們?cè)诒M量隱藏自己,所以我們至今無(wú)法真正意義上發(fā)現(xiàn)外星人和相關(guān)痕跡。

基于此,再加上宇宙的超光速膨脹讓各個(gè)星系不斷遠(yuǎn)離,我們發(fā)現(xiàn)地外文明的可能性正在飛速降低。那么到底是什么導(dǎo)致了這種超光速膨脹,未來(lái)有沒(méi)有可能這種限制呢?

神秘的暗物質(zhì)

當(dāng)我們凝視夜空中的星辰時(shí),我們常常陷入對(duì)宇宙的追問(wèn)。這個(gè)廣袤無(wú)垠的宇宙隱藏著許多謎團(tuán),其中之一就是暗物質(zhì)。在宇宙中,暗物質(zhì)是一種神秘而難以捉摸的存在,它不發(fā)光,也不與電磁波相互作用,因此無(wú)法直接觀測(cè)到。那么,什么是暗物質(zhì)?為什么它如此重要?

讓我們來(lái)了解一下目前對(duì)暗物質(zhì)的定義。暗物質(zhì)是一種假設(shè)的物質(zhì)形式,占據(jù)整個(gè)宇宙中大部分的質(zhì)量。雖然我們不能直接觀測(cè)到暗物質(zhì),但通過(guò)觀察星系旋轉(zhuǎn)、宇宙背景輻射以及大尺度結(jié)構(gòu)的分布,科學(xué)家們認(rèn)為它必然存在。宇宙背景輻射我們已經(jīng)說(shuō)過(guò),根據(jù)現(xiàn)有觀測(cè),宇宙微波背景輻射的溫度起伏與可見(jiàn)物質(zhì)的分布不完全一致,這可能是由于暗物質(zhì)的存在對(duì)宇宙的引力影響所導(dǎo)致的。

此外根據(jù)牛頓的引力定律,星系內(nèi)部的物質(zhì)應(yīng)該按照一定的規(guī)律隨距離遠(yuǎn)近而減弱。然而,觀測(cè)顯示星系的旋轉(zhuǎn)速度在遠(yuǎn)離中心的區(qū)域并沒(méi)有減小,而是保持相對(duì)恒定。為了解釋這一現(xiàn)象,科學(xué)家提出了暗物質(zhì)的概念,認(rèn)為星系周?chē)嬖谥豢梢?jiàn)的物質(zhì),它通過(guò)引力影響星系的運(yùn)動(dòng)。而且如果只考慮可見(jiàn)物質(zhì),無(wú)法解釋宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)(如星系團(tuán)、超星系團(tuán))的形成和分布。暗物質(zhì)則被認(rèn)為是促使這些結(jié)構(gòu)形成的重要因素。

我們所認(rèn)知的部分大概只占宇宙的4%,暗物質(zhì)占了宇宙的23%,還有73%是一種導(dǎo)致宇宙加速膨脹的暗能量。2022年,美國(guó)天體物理學(xué)家確認(rèn)宇宙由大約三分之二的暗能量和三分之一的物質(zhì)組成,物質(zhì)主要以暗物質(zhì)的形式,在過(guò)去數(shù)十億年中加速膨脹,促成了宇宙的超光速膨脹。暗物質(zhì)如此厲害,有沒(méi)有可能被人類(lèi)掌控呢?

暗物質(zhì)研究熱潮

為了了解這種神秘的物質(zhì),我國(guó)在四川省涼山州的大山深處建立了中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室。利用為水電站修建的錦屏山隧道建成,其垂直巖石覆蓋達(dá)2400米,是世界上巖石覆蓋最深的地下實(shí)驗(yàn)室。在這里,宇宙射線的干擾被降到最低,可謂是探測(cè)暗物質(zhì)的最佳環(huán)境。目前,清華大學(xué)和上海交大兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組已先后入駐地下實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)啟了暗物質(zhì)的探測(cè)與研究。

據(jù)資料顯示,美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利、加拿大、日本等許多國(guó)家都已經(jīng)建立了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。其中美國(guó)最早,2009年美國(guó)就在南達(dá)科他州2400米的地下建立了黑山實(shí)驗(yàn)室,使用液體氙探測(cè)器尋找暗物質(zhì)粒子。日本2010年緊隨其后,建設(shè)了XMASS地下實(shí)驗(yàn)室。此外,意大利格蘭薩薩國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行著一系列的實(shí)驗(yàn)研究。各國(guó)爭(zhēng)前恐后的目的,都在于希望能夠成為在世界上最早發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的國(guó)家。

因?yàn)榘滴镔|(zhì)是物質(zhì)最深層次的奧秘。掌握了它就像人掌握了電,你在明朝能想象到現(xiàn)在的電視、電腦嗎?而暗物質(zhì)比電的能量更強(qiáng)大,我們無(wú)法估算它到底有多大作用。畢竟它能推動(dòng)宇宙超光速膨脹,那么我們借此突破超光速星際航行也未嘗不可能。

總結(jié)

宇宙正在超光速膨脹,這意味著已知的大部分星系正在飛速遠(yuǎn)離地球。人類(lèi)探索地外文明已經(jīng)很難了,若再不能解決這個(gè)問(wèn)題,說(shuō)不定就只能孤獨(dú)到最后。直徑幾百億光年的宇宙,超達(dá)2萬(wàn)億個(gè)行星系,一束光從宇宙這頭跑幾百億年才能跑到那頭,中間要經(jīng)過(guò)2萬(wàn)億個(gè)星系,但是只有在地球的時(shí)候才能遇到人,光經(jīng)過(guò)地球連一秒鐘都不要,幾百億年里只有一秒鐘會(huì)遇到人,這難道不孤獨(dú)嗎?

暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),是壞消息也是好消息。未來(lái)隨著人類(lèi)科技的進(jìn)步,說(shuō)不定有一天真能掌握暗物質(zhì)。屆時(shí)徹底解開(kāi)宇宙的奧秘,借此實(shí)現(xiàn)超光速飛行也未嘗不可能。屆時(shí)我們也就有機(jī)會(huì),替光去發(fā)現(xiàn)未知,看看它幾百億年里到底有幾秒會(huì)遇到人。

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