目前宇宙正以超光速膨脹，科學(xué)家推測(cè)：未來地球可能將被孤立！

你知道嗎，在廣袤的宇宙中，幾乎每個(gè)星系都在離我們遠(yuǎn)去，他們像被一股無形力量推開般相互遠(yuǎn)離，這就是宇宙膨脹。那么天文學(xué)家們是如何知道宇宙在膨脹的？其背后的原因又是什么？未來地球會(huì)不會(huì)因星系的遠(yuǎn)離而孤立。

在1929年，美國(guó)天文學(xué)家埃德溫·哈勃通過分析遙遠(yuǎn)星系的光譜，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)革命性的規(guī)律，他觀測(cè)發(fā)現(xiàn)幾乎所有星系都顯示出紅移，也就是星系的光譜線向紅端偏移，那么這代表著什么呢？

我們知道光和聲音一樣其實(shí)也具有多普勒效應(yīng)，但光的多普勒效應(yīng)是通過顏色來表現(xiàn)的，比如當(dāng)一個(gè)天體遠(yuǎn)離我們時(shí)，光的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，光譜的顏色就會(huì)向紅色段移動(dòng)，如果靠近我們波長(zhǎng)縮短，顏色則會(huì)向藍(lán)色端移動(dòng)，這就是紅移現(xiàn)象。

而哈勃正是發(fā)現(xiàn)了大部分星系都有這一規(guī)律，表明他們?cè)谶h(yuǎn)離我們，除了少數(shù)近鄰星系外，大多數(shù)星系都在后退。更令人震驚的是，哈勃還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)精確的線性關(guān)系，即星系的退行速度與距離成正比關(guān)系，簡(jiǎn)單來說就是離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系，退行的速度越快，這就是著名的哈勃定律。

其中V代表星系退行速度，D為星系到地球的距離，H為哈勃常數(shù)，因此只要我們測(cè)出哈勃常數(shù)就能知道星系遠(yuǎn)離我們的速度，在2013年，普朗克衛(wèi)星測(cè)出哈勃常數(shù)為67千米每秒每百萬(wàn)秒差距。

所謂秒差距就是視差角秒，他是以地球公轉(zhuǎn)軌道為基線，一秒差距大約是3.26光年，而百萬(wàn)秒差距就是326萬(wàn)光年，因此哈勃常數(shù)就是每326萬(wàn)光年的距離上，星系的退行速度就會(huì)增加67千米。

比如一個(gè)星系距我們約100個(gè)百萬(wàn)秒差距，即3.26億光年，那么通過哈勃定律即可計(jì)算出，該星系遠(yuǎn)離我們的速度大約為7300千米每秒。如果是140億光年，那么星系遠(yuǎn)離我們的速度已經(jīng)達(dá)到了光速，由此我們知道了宇宙空間其實(shí)在不斷膨脹中，并且140億光年外的膨脹速度甚至超越了光速。

然而有些人可能有所疑問，為什么說星系的遠(yuǎn)離就表明空間在膨脹呢？因?yàn)槿绻切窍当旧碓谶\(yùn)動(dòng)，那么這是違反相對(duì)論的，相對(duì)論告訴我們，任何有靜止質(zhì)量的物體是無法達(dá)到光速的，由于一旦物體達(dá)到光速，那么在質(zhì)增效益影響下，質(zhì)量會(huì)增加到無限大，同時(shí)還需要無限的能量去推動(dòng)它，但我們知道無限的是不存在的，所有有靜止質(zhì)量物體不可能超越光速。

這也意味著星系的遠(yuǎn)離不是星系在空間中移動(dòng)，而是空間本身在擴(kuò)張。如果我們形象化宇宙膨脹概念，可以想象一個(gè)被吹大的氣球，表面畫滿小點(diǎn)他們代表星系。當(dāng)你吹氣時(shí)每個(gè)點(diǎn)都遠(yuǎn)離其他點(diǎn)。從任何點(diǎn)看，其他點(diǎn)都在后退，且遠(yuǎn)的點(diǎn)速度更快。但點(diǎn)其實(shí)本身沒有移動(dòng)，而是氣球表面空間在伸展。

在真實(shí)宇宙中，空間像氣球表面般擴(kuò)張，星系被固定在上面。這一發(fā)現(xiàn)推翻了靜態(tài)宇宙觀，還推動(dòng)了大爆炸理論，因?yàn)槿绻覀儗⑿窍颠h(yuǎn)離速度進(jìn)行反向推導(dǎo)，宇宙將是從一個(gè)炙熱、致密的奇點(diǎn)開始膨脹，這也使我們估算出宇宙的年齡大約為138億年。

當(dāng)宇宙膨脹被發(fā)現(xiàn)之后，又一個(gè)問題又困擾著科學(xué)家，那就是其背后的原因是什么？在20世紀(jì)，科學(xué)家們認(rèn)為宇宙并不會(huì)一直膨脹下去，因?yàn)樵谝Φ挠绊憰?huì)逐漸減緩，最終停止膨脹。

不過在220世紀(jì)末期，天文學(xué)家通過觀測(cè)遙遠(yuǎn)的Ia型超新星發(fā)現(xiàn)，他們爆發(fā)的亮度比預(yù)期要暗淡，也就是說他們的距離比我們想象的更遙遠(yuǎn)，由此發(fā)現(xiàn)宇宙的膨脹不僅沒有逐漸減慢，反而在加速中。

這也讓科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，宇宙中可能存在一種神秘未知能量與引力抗衡，因?yàn)榧铀倥蛎浶枰环N反引力，而這種神秘的能量被科學(xué)家們稱為暗能量。暗能量被認(rèn)為具有負(fù)壓強(qiáng)，它會(huì)產(chǎn)生排斥力，并推動(dòng)空間進(jìn)一步擴(kuò)展。根據(jù)現(xiàn)代宇宙學(xué)模型認(rèn)為，在我們所能觀測(cè)的宇宙中，普通物質(zhì)其實(shí)僅占總物質(zhì)的一小部分，其余的都是暗能量和暗物質(zhì)。

雖然如今我們還沒有發(fā)現(xiàn)暗能量的存在。但如果說暗能量不存在，那么我們的宇宙就不會(huì)演化成如今的樣貌，因?yàn)闆]有斥力作用引力將戰(zhàn)勝一切，所有星系都將會(huì)越來越近，最終物質(zhì)聚集到一起，因此宇宙必須暗能量來維持，才能維持演化。

此外宇宙的加速膨脹還讓我們意識(shí)到了一個(gè)深刻的后果，由于宇宙在持續(xù)膨脹，星系間距離也會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)，那么隨著時(shí)間的推移。當(dāng)所有星系的退行速度超過光速，也就是140億光年外，那么他們發(fā)出的光將永遠(yuǎn)無法抵達(dá)地球，這意味著未來我們將無法看到任何遙遠(yuǎn)星系。

根據(jù)天文學(xué)家推測(cè)，大約在數(shù)千億年后大部分星系將會(huì)從天空中消失。屆時(shí)如果地球沒有被太陽(yáng)的膨脹而吞沒，人類又幸存了下來，那么在可觀測(cè)宇宙中，我們僅能看見本星系群中的星系，其中包含銀河系、仙女座星系等50個(gè)星系。

而更遠(yuǎn)的未來，這些星系中的恒星也會(huì)隨著燃料的耗盡而逐漸熄滅。然后只留下白矮星、中子星和黑洞。接下來白矮星和中子星會(huì)在時(shí)間長(zhǎng)河中冷卻成黑矮星，黑洞會(huì)因霍金輻射蒸發(fā)消失，最終能量均勻分布，所有物質(zhì)溫度達(dá)到熱平衡。

屆時(shí)宇宙也將以一種平靜的熱寂結(jié)束，不過這也是后話，因?yàn)槿绱诉b遠(yuǎn)的時(shí)間，對(duì)于我們而言已經(jīng)沒有了任何意義。