從地球到銀河系：為什么天文學(xué)家認(rèn)定，人類永遠(yuǎn)到不了宇宙邊界？

今天我們來扒宇宙邊界的底褲！

科學(xué)家認(rèn)為每秒飛一萬光年也沒用，人類永遠(yuǎn)飛不到宇宙邊界。

我們先從最熟悉的 “家門口” 說起，感受一下宇宙尺度的殘酷。

從地球到月球，38 萬公里，光要走 1.3 秒；到火星最近距離 5500 萬公里，光要飛 3 分鐘；飛出太陽系的邊界奧爾特云，大約是 1 光年的距離，光要整整走一年。

人類目前最快的探測器帕克太陽探測器，極限速度約每秒 95 公里，飛完 1 光年需要 3100 多年。也就是說，光是飛出太陽系，就要耗費幾十代人的時間。

這還只是太陽系。

出了太陽系，到最近的恒星比鄰星，距離 4.22 光年。光速飛船要飛 4 年多，用現(xiàn)有技術(shù)則要飛幾萬年，足以橫跨整個人類文明史。

而我們身處的銀河系，直徑至少有 10 萬光年。就算你坐上光速飛船，從銀河系這頭飛到那頭，也要整整 10 萬年。人類從誕生文明到今天，也才一萬年左右。

你看，光是飛出銀河系，就已經(jīng)是文明尺度上的 “不可能任務(wù)”。

但這，還只是所有困難里最微不足道的一個。因為銀河系在宇宙里連一粒塵埃都算不上，真正的絕境，在銀河系之外。

第二層壁壘：空間本身在膨脹，遠(yuǎn)方在主動后退

絕大多數(shù)人對宇宙的想象，都是一片靜止的虛空，星系漂浮在里面，只要我們飛得夠快，就能一個個追上。

這是對宇宙最大的誤解。

宇宙的膨脹，不是星系在空間里往外飛，而是空間本身在不斷拉伸、變大。

你可以把宇宙想象成一塊正在被拉開的彈力布，星系就是布上的紐扣。不是紐扣自己在布上移動，是整塊布在向四周延展，紐扣之間的距離自然就越來越遠(yuǎn)。

這就帶來了一個顛覆認(rèn)知的結(jié)果：距離我們越遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離我們的速度就越快。

這就是天文學(xué)的核心定律之一，哈勃定律。大致每遠(yuǎn)離我們 326 萬光年，星系的退行速度就會增加約 70 公里每秒，幾百萬光年外的星系，退行速度每秒幾十公里，我們努努力還能追上，幾億光年外的星系，退行速度能達到幾萬公里每秒，已經(jīng)接近光速，而距離我們超過 140 億光年的地方，空間疊加后的退行速度，已經(jīng)超過了光速。

這里要說明：空間本身的膨脹超光速，并不違反相對論，因為相對論限制的是物體在空間中的運動速度，而不是空間自身的拉伸速度。

但結(jié)果是一樣的殘酷：那里的星系發(fā)出的光，永遠(yuǎn)也到不了地球；反過來，我們就算開著光速飛船往那邊飛，也永遠(yuǎn)追不上它們。

你飛得再快，最多也只能和光速持平。而你前方的空間，正在以超光速向遠(yuǎn)處延伸。你越往前飛，和目標(biāo)的距離反而越大。

就像你在一條無限向后退的傳送帶上全力奔跑，你跑得再快，傳送帶退得比你還快，你永遠(yuǎn)也到不了終點。

第三層壁壘：我們有一道永遠(yuǎn)跨不過的 “宇宙視界”

因為光速有限，再加上空間膨脹，我們能看到、能到達的宇宙，其實天生就有一道極限邊界。

我們常說的 “可觀測宇宙”，半徑約 465 億光年，就是我們能看到的極限。

很多人會疑惑：宇宙才 138 億年，為什么可觀測宇宙半徑有 465 億光年？

答案很簡單：光在飛向地球的 138 億年里，它身后的空間一直在膨脹拉長。當(dāng)年發(fā)出這束光的位置，現(xiàn)在已經(jīng)距離我們 465 億光年了。

但這 465 億光年，只是視覺的極限，不是宇宙的盡頭。可觀測宇宙之外，還有無窮無盡的星系和空間，只是它們的光永遠(yuǎn)也抵達不了地球。

而我們能實際到達的范圍，比能看到的還要小得多。

天文學(xué)上有個概念叫宇宙學(xué)事件視界，半徑大約 165 億光年。意思是，就算你現(xiàn)在立刻坐上光速飛船出發(fā)，你最遠(yuǎn)也只能飛到距離我們 165 億光年的地方。再往外，空間退行太快，你永遠(yuǎn)也追不上。

更讓人絕望的是，這個可達范圍還在不斷縮小。

因為暗能量的存在，宇宙正在加速膨脹。今天還能抵達的星系，再過幾億年，就會徹底退出我們的事件視界，永遠(yuǎn)和我們失聯(lián)。

再過幾千億年，除了本星系群里的幾十個星系，其他所有星系都會退到視界之外。那時候的天文學(xué)家抬頭看天，只會覺得宇宙里就只有寥寥幾個星系，根本不知道外面還有浩瀚星海。

某種意義上說，我們現(xiàn)在看到的星空，已經(jīng)是宇宙留給人類的、最完整的樣子了。

第四層壁壘：宇宙可能根本就沒有 “邊界” 這個東西

前面說的所有內(nèi)容，其實都默認(rèn)了一個前提：宇宙是有邊界的。

但這恰恰是最大的誤區(qū)。天文學(xué)家普遍認(rèn)為，宇宙要么是無限的，要么是有限但沒有邊界的。

如果宇宙是無限大的，那答案很直白：沒有盡頭。你飛得再快，每秒飛一萬光年，也永遠(yuǎn)找不到邊界，因為無限本身就沒有終點。

如果宇宙是有限的，那它也是一個閉合的三維空間，就像地球的表面。

地球的表面積是有限的，但你在地面上沿著一個方向一直走，永遠(yuǎn)也走不到地球的邊緣，最后只會繞一圈回到起點。

宇宙也是同理。它的總體積可能有限，但沒有邊緣，沒有 “外壁”，也不存在 “宇宙外面” 這個概念。

你開著飛船一直往前飛，不改變方向，飛足夠長的時間，最終會從相反的方向飛回地球。你以為自己在往 “宇宙外面” 沖，其實一直在宇宙內(nèi)部打轉(zhuǎn)。

連 “邊界” 這個東西都不存在，又談何 “飛到宇宙邊界” 呢？

最后一道枷鎖：光速是永遠(yuǎn)突破不了的物理極限

講到這肯定有人會說：這些都是被光速限制住的，等以后科技發(fā)達了，造出超光速飛船不就行了？

很遺憾，在現(xiàn)有的物理框架里，超光速旅行就是不可能的。

狹義相對論早已明確：任何有靜止質(zhì)量的物體，在空間中的運動速度都不可能達到光速，更別說超越。

速度越快，物體的相對論質(zhì)量就越大，加速需要的能量就越多。當(dāng)速度接近光速時，需要的能量會趨近于無窮大。把全宇宙的能量都用上，也沒法把一個原子加速到光速。

至于曲率引擎、蟲洞這類概念，目前都還只是數(shù)學(xué)上的理論猜想，連實驗室層面的驗證都沒有做到。曲率引擎需要巨量的負(fù)能量物質(zhì)驅(qū)動，蟲洞則需要負(fù)能量維持穩(wěn)定，而負(fù)能量我們只在量子漲落中觀測到過極其微量的存在，根本無法收集和利用。

說白了，這些構(gòu)想現(xiàn)在和科幻沒有本質(zhì)區(qū)別。我們不能用一個未知能否實現(xiàn)的猜想，去推翻已經(jīng)被無數(shù)實驗驗證的物理定律。

至少在可預(yù)見的未來，甚至在整個人類文明的時間尺度里，超光速都是不可能的。