地球位于可觀測宇宙正中心這件事,其實(shí)非常復(fù)雜,涉及到我們?nèi)祟愂侨绾斡^測宇宙的。
地球的位置
地球在宇宙中的位置,其實(shí)隨著人類的觀測手段提升而不斷發(fā)生變化。
在古希臘時(shí)期,當(dāng)時(shí)的希臘先賢們認(rèn)為地球是宇宙的中心,所有的天體都圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。其實(shí)把地球當(dāng)作是宇宙的中心非常符合我們的直覺,因?yàn)槲覀兙蜕钤诘厍虮砻?,從我們的觀測角度而言,太陽、月亮以及行星們確實(shí)都圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。
這就是地心說的原型,后來地心說被托勒密完善了,成為了一個(gè)科學(xué)理論。
地心說的理論很符合人們的直覺,也符合宗教的價(jià)值觀,所以地心說統(tǒng)治了人們近2000年時(shí)間,直到哥白尼、開普勒等人建立了“日心說”。
其實(shí)日心說在剛提出來時(shí),并沒有十分準(zhǔn)確,后來伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星,直接否定了“地心說”,因?yàn)榈匦恼f認(rèn)為所有的天體都圍繞著地球運(yùn)動(dòng)。
開普勒在自己老師第谷觀測的數(shù)據(jù)中推算出了“開普勒三定律”,讓日心說成為了主流理論。
從地心說到日心說,變化的不只是科學(xué)理論,還有地球的位置,地球由原來的宇宙中心變成了太陽系中普通的一顆行星。而牛頓的出現(xiàn),又讓地球成為了宇宙中一顆不起眼的小星球。
牛頓萬有引力定律
牛頓提出萬有引力之后,遇到一個(gè)問題沒法解決,那就是按照萬有引力定律,所有的天體會(huì)在引力的作用下相互靠近,但是實(shí)際觀測并不是這樣。比如:月球并沒有離我們越來越近。
此時(shí)牛頓就遇到了一個(gè)不可調(diào)和的問題,為了解決這個(gè)問題,他提出了宇宙是無限大的,這樣宇宙的各個(gè)地方引力都平等,所以各個(gè)天體之間才沒有相互靠近。這就是牛頓的世界觀:靜態(tài)宇宙。
但是很快有人質(zhì)疑牛頓所描述的靜態(tài)宇宙,他就是奧伯斯。奧伯斯認(rèn)為,如果宇宙是無限大的,并且是靜止的,那么遠(yuǎn)處的星光應(yīng)該會(huì)匯聚到地球上來,使得黑夜里也如白天一樣明亮,但事實(shí)上黑夜里并沒有這么多的星光。
奧伯斯提出的這個(gè)問題,叫做奧伯斯佯謬。
動(dòng)態(tài)的宇宙
1905年,這一年被稱之為愛因斯坦的奇跡年,在這一年中他先后發(fā)表了4篇開創(chuàng)性論文,每一篇都是超越諾貝爾獎(jiǎng)的成就。
在其中一篇,愛因斯坦提出了廣義相對論,但是在提出廣義相對論時(shí),他發(fā)現(xiàn)通過這個(gè)公式得到的結(jié)果是宇宙是動(dòng)態(tài)的,這和他認(rèn)為的世界觀不一樣,所以他在這個(gè)公式中添加了一個(gè)宇宙常數(shù)。
但是很快愛因斯坦遭遇了打臉,當(dāng)時(shí)的神父勒梅特提出了質(zhì)疑,而另一位科學(xué)家哈勃?jiǎng)t通過望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)星系紅移,也就是有些星系正在遠(yuǎn)離地球。而且這種遠(yuǎn)離有一定的規(guī)律,離地球越遠(yuǎn)的天臺(tái)退行速度越快,這就是宇宙膨脹。
雖然愛因斯坦在自己的廣義相對論中自作聰明地加了一個(gè)宇宙常數(shù),但這個(gè)宇宙常數(shù)只要取值合理,就能夠描述宇宙膨脹。所以宇宙常數(shù)被保留在廣義相對論之中。
根據(jù)宇宙膨脹,科學(xué)家們可以往后推算,宇宙在最初可能有個(gè)炙熱的開端,所以提出了宇宙大爆炸假說。
可觀測宇宙
宇宙大爆炸假說提出之后,科學(xué)家們就想知道宇宙是如何膨脹的,結(jié)果數(shù)據(jù)顯示,宇宙中還存在著一股看不見的力量導(dǎo)致宇宙加速膨脹,而且宇宙邊緣的膨脹速度已經(jīng)超越了光速,這代表著這些星系發(fā)出的光永遠(yuǎn)也到達(dá)不了地球,而我們永遠(yuǎn)也觀測不到宇宙的邊界。
如果我們把宇宙看作是地球那么大,那人類可能比螞蟻還要小,而螞蟻看到的范圍是有限的,在它的視野范圍之內(nèi)就被稱之為“可觀測宇宙”,但可觀測宇宙并不是宇宙的全部。
憑借目前的手段,我們只能夠觀測到直徑960億光年的宇宙范圍,這也被稱之為可觀測宇宙,地球之所以位于可觀測宇宙的中心,就是因?yàn)榭捎^測宇宙是人類為它下的定義,并且是以地球?yàn)橹行牡挠钪妫赃@并不是什么巧合。
而且,可觀測宇宙的大小還能夠憑借人類科技手段的提高而進(jìn)一步擴(kuò)大,但無論如何,我們都無法看到宇宙的全貌了。