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2022年10月22日星期六

谢选骏:透过地球俯视太阳——太阳在我脚下挣扎

《人类真的是实验对象?“宇宙墙”被发现,实验者却感到恐惧》(搜狐 2022-10-13)报道:


当我们站在地球上仰望星空的时候,星空也透过地球,俯视着我们。和地球比起来,我们人类渺小的如同尘埃。


同样的道理,和宇宙比起来,太阳渺小的如同一粒尘沙。仅仅在直径10万光年的银河系中,就有2000亿颗像太阳一样发光放热的恒星。


按照我们人类目前的科技水准,只能看到半径460亿光年内的宇宙,而这460亿光年外,是我们难以企及的无限宇宙。


浩瀚的银河之下,有无数个像地球一样的行星,也一定有无数个人类以外的文明。我们人类在地球上生根发芽的事件不过200万年,这200万年内,地球文明分分合合,科技也随之发展,所以终有一天,我们会迈步走向无尽的星空中。


然而,知名科学杂志《新科学家》发文,说距离地球150亿光年之外的波江座发现了一堵“宇宙墙”,这一消息让科学家们惊诧不已。


“宇宙墙”到底是什么东西,难道我们人类真的是外星文明“圈养”起来的实验对象?


什么是宇宙墙


“宇宙墙”实际上就是我们常说的“超级空洞”,在超级空洞中,没有任何行星和恒星的痕迹,是一片纯粹黑暗的区域,在周围星空的掩映下,超级空洞的存在就会非常显眼。


谢选骏指出:夜里,我透过地球俯视太阳——太阳在我脚下挣扎,把一抹可怜的阳光,投射在残月的苍凉。


《“宇宙墙”被发现,与地球距离约150亿光年,宇宙理论会被改写》(2022-07-26 森罗万象)报道:


夜幕降临,我们眺望星空,映入眼帘的是无数闪耀的星星。那些星星,是肉眼可见的宇宙中的天体,他们是行星、彗星、恒星……从其他任何一个星球,来看我们居住的地球,同样也会是一颗小星星。


那么宇宙到底有多大?它是如何装下这么多星球?我们人类到底能不能完全认识它?这些问题一直伴随着我们,紧接着,又会有许多新的问题等待我们发现。


宇宙有多大


在物理意义上,宇宙包含了所有的空间和时间,它是一个特别庞大的概念。实际上,人类对于宇宙的探究还处于薄云见雾的阶段,对于宇宙的认识,我们还有很多路要走。宇宙到底有多大呢?


目前科学界中的研究,认为宇宙的年龄约138.2亿岁,可观测宇宙半径约465亿光年。但是这仅仅限于可观测宇宙,实际上还存在不可观测宇宙。


不可观测的宇宙存在着两个视界:过去的视界与未来的视界。


过去的视界是宇宙大爆炸初期,整个宇宙处于高温高密的状态,电磁波也不透明,使得我们无法去观测,过去的宇宙到底有多大。这个时期,大约38万年。


在经过宇宙大爆炸后的38万年,宇宙的密度与温度才能适宜中兴原子形成,这个时候宇宙才开始变得透明。


当然这也只是一个开始,在后来的十几万年,可见光才冲破氢原子和电离阻隔。所以,人类能够观测到的宇宙最早是微波背景辐射。


未来视界的宇宙是距离我们最远的宇宙,它以高于光速3倍多的速度膨胀,这部分的宇宙是我们人类永远也观测不到的。


所以目前来说,人类并不能知道,加上过去视界与未来视界的宇宙到底有多大。


宇宙起源理论


对于现存的宇宙起源理论中,最耳熟能详的便是“大爆炸理论”,这一理论认为宇宙起源于一个奇点的爆炸。


这个奇点是零维,且质量温度高,包含巨大的能量。然后这个奇点发生了大爆炸。剧烈的大爆炸使宇宙膨胀了若干倍,奇点从零维增长为三维的空间与时间,宇宙的初始模样便形成。


随后,宇宙在极短的时间内,又出现了几波极其快速的暴涨,使得宇宙的温度降低了100000倍,空间尺度扩大了10*30倍。


在此之后,宇宙膨胀的速度降低并趋于均匀,温度慢慢降至一个临界点,形成大量的物质粒子,聚集成宇宙天体,并逐渐演化成我们今天的宇宙。


循环周期理论


这一理论认为宇宙一直在不停的循环重复。


每经过几万亿年,宇宙就会重复爆炸,这与大爆炸理论有些相似。但它认为,宇宙并不只爆炸一次,而是一个“重生—毁灭—重生”的循环往复的过程。它解释了宇宙为什么没有像大爆炸理论所设想的快速膨胀。


弦理论


这个理论同样考虑到了时间和空间。但它认为,我们所生活的宇宙只是更大的多宇宙的一小部分,这个多宇宙是九维的,而我们还在三维上。


由于我们的宇宙看起来很平坦,所以它认为,可能有其他宇宙位于我们之上或之下。这些其他的宇宙,可能在大小、时间、空间上都与我们有差别,也有可能是完全一样的平行宇宙。


泡泡宇宙


这一理论起源于我们对宇宙膨胀速度的了解。


在它看来,很多停止膨胀的“泡泡宇宙”都诞生于宇宙暴涨时期,我们所生活的宇宙,就是一个膨胀到一定程度的泡泡。而人类正好处于这个泡泡宇宙的中心,所以我们可以看见宇宙在膨胀。


当然,除了这些假设人类还提出了许多其他的理论,试图去解释我们所生活的这个宇宙。


宇宙墙的发现


在《新科学家》杂志上发表的一篇文章称“在距地球一百五十亿光年处的区域,发现了一座横跨三十亿光年的宇宙墙,将我们所在的宇宙与外面的世界分割开来。”由此提出了宇宙墙的假设。


那宇宙墙到底是什么呢?实际上,宇宙墙并不是一堵墙,从外形上来说他是透明的,也并非由砖块、泥土,星球、星系等实物组成。它是一个巨大的宇宙空洞,是一片没有天体与星空的真空区域,这块区域的长度大约有35亿光年。在这块区域中,任何天体都被拦截在外,形成一个真空的区域。


而将它称之为“墙”,与之前提到的宇宙的起源的理论和假说有关。


大部分理论认为,宇宙会随着膨胀越来越大,就像吹气球一样,但宇宙是存在边界的。科学家就认为我们发现的这个墙可能就是宇宙的边界。这个黑暗的空洞与其他星系形成鲜明的对比,因此在远远的观望时,就会像一面墙。


但是当我们通过望远镜,将其比例缩小时可以发现,它外观是一个类似洞的球状。此前,英国也发现了一团跨越18亿光年的球状物质,这个超级空洞密度极低,但并不是完全真空,它包含的物质比我们所处宇宙要少约20%。


值得注意的是,这篇文章发表于《新科学家》,这个杂志是一个比较自由的国际化杂志,上面不仅刊登杂志,还会有一些评论,是一个大众化极高的杂志,上面的报道并不会经过严谨的科学审查,也不会有其他科学家进行评议。所以它并不具备像《Nature》、《Science》那样的高专业性。关于宇宙墙的研究还有待深入。


总结


现阶段,人类对于宇宙的各种方面,主要停留在假说上,如果想要得到进一步的提升,就得提高技术水平不断勘测。


虽然宇宙墙的说法还有待考证,但在浩瀚的宇宙中,还有很多的未解之谜,等待着科学家们去探寻。或许在未来,我们不仅能够完全了解整个宇宙,还能够自由穿行在各宇宙之间,当然,这一切可能需要相当长的一段时间。


《宇宙真的有“墙”?不是你想的那样!》(中国科学院国家天文台)报道:


上个月(2018年10月),一则“科学家发现了宇宙墙”的“新闻”开始在网上流传。这些“新闻”来源不明,大多数并未署名,每篇文章也略有不同,不过意思都差不多。


照其说法,“意大利的科学家们在离地球一百亿光年之外的波江座里,发现了一条横跨35亿光年的真空带,也就是所谓的宇宙墙。在其内部,不说星团、星球了,连点暗物质都没有,像一堵墙一样,为宇宙划出了边界。。。。。。我们的宇宙被一堵墙包围着。一种可能是,我们是由某种更高的文明培育起来的试验场。”这些报道说他们引述的是国际科技杂志《新科学家》(New Scientist) 的报道。


这如果是真的,那真可谓是轰动全球的发现,我的一些朋友纷纷转发,甚至有比较专业的纸媒在其公众号每天发布的科技新闻中也引述了,虽然该报编辑谨慎地删去了“我们是由某种更高的文明培育起来的试验场”这种过于科幻的说法。


但其实这整个故事完全是一个假新闻:其始作俑者不知是谁,那些文字略有不同的“报道”大概也都是相互抄袭的,而其内容则是通过在一个真实但并不惊人的科学新闻里塞进大量误解和臆想的内容后炮制出来的。


我们先来看看这则假新闻所引用的《新科学家》杂志的报道。查阅该杂志2018年10月的新闻报道,可找到该杂志在2018年10月17日出版的新闻中,提到科学家们发现了一个被命名为亥伯龙神(Hyperion)的巨大原超星系团(proto-supercluster),打破了形成最早、质量最大的纪录,并配发了欧洲南方天文台(ESO)发布的图片。


其实,早在上世纪80年代,天文学家们就在观测中发现了这种由许多星系组成的、长条形的大尺度结构,被天文学家们戏称为 great wall ,可以译为星系长城或者星系之墙(国内当时一般翻译为“巨壁”)。


这样的结构并没有什么太神秘的性质,以往也已经发现很多次了,算不上什么特别重大的新发现。这一次发现的创新性,主要体现在比以往发现的类似结构更大、形成更早。大多数英文媒体(包括《新科学家》)的报道也主要是强调这一点,而并非中文假新闻中那样说这是宇宙边界之墙。


不过,有趣的是,我发现了几个出现较晚的英文报道,内容和以上中文错误报道很类似。发表这几个英文报道的媒体都有很多关于中国的报道,也许就是华人办的,因此他们大概是被中文媒体带歪了。


另一个有趣之处是,这些假新闻中都配了许多看上去十分神秘的天文美图,尽管这些图与内容并不相关,但却就是不放这张《新科学家》配发的这一天体本身的图片,大概是这张图片过于写实,让人看后顿时没有了神秘感吧。


那么,这种所谓的宇宙墙或者说星系长城到底是什么东西呢?发现最大、最早的星系长城又有何意义呢?研究宇宙中物质如何分布是宇宙学的一项重要内容,宇宙中星系的分布并不完全是均匀的,而是有的地方密集一些,有的地方稀疏一些。


按照万有引力定律,密度高的地方有更强的引力,会把周围的物质吸引过去,而稀疏的地方引力较小,它里面的物质就更容易被周围密度高的地方吸走。因此,密的地方就会越来越密,稀的地方越来越稀,宇宙会从微小的随机扰动开始,逐步形成复杂的纤维状结构,这种过程现代宇宙学家们可以使用计算机模拟出来,下图所示的就是一个模拟中的宇宙大尺度结构。


所谓星系长城,其实就是其中的一些纤维状结构。不过,按照现在标准的宇宙学常数-冷暗物质模型(LCDM)的理论预言,这种结构是从小到大、逐渐形成的,因此在宇宙比较早的时期形成的结构应该是比较小的。如果在宇宙早期就发现非常大的结构,那就说明现有的理论很可能有错误,或者至少是不够全面的。


因此,观测天文学家们一直在致力于找到更早、更大的星系长城,以便更严格、深入地定量检验现有的宇宙学模型。正因为这样,也不时会有“发现最大结构”的新闻。《新科学家》在此之前也多次报道过类似的科学发现。 


不过,亥伯龙神超星系团位于天空中六分仪座的方向上(星座里的恒星都在银河系里,天文学家提到某某天体在某个星座时只是说这个天体在那个星座的方向上,而不管距离远近),并不在这篇报道中提到的波江座方向上,这又是怎么回事吗?难道这一报道另有所本?


进一步的检索发现,原来早在2007年11月21日,《新科学家》发表过一篇题为“巨洞:另一个宇宙的印记”(The Void: Imprint of another Universe) 的文章,很可能就是这些“宇宙墙”之说的源头。


这篇文章介绍的是当时的一个发现。天文学家们在分析宇宙微波背景辐射数据的时候,在波江座方向上发现了一个5度大小的冷斑——这里宇宙微波背景辐射的温度比平均温度低大约十万分之二点五——尽管这个差异似乎并不大,但也远远超过了随机涨落的大小。


一些宇宙学家提出了产生这一巨大冷斑的一种解释:在这一方向上存在一个巨大的低密度区,当宇宙微波背景辐射的光子从远处向我们飞来时,如果它们经过这一低密度区。由于低密度区引力场的变化,飞过的光子能量就会有所降低,我们在这一方向上就会看到一个巨大的冷斑,这被称之为积分萨克斯-沃尔夫(ISW)效应。天文学家们在分析这一方向的星系巡天数据时,真的发现了一个巨大的低密度区,或者叫巨洞(void)。


巨洞的出现并不奇怪,比如在大尺度结构模拟中,就可以看到很多巨洞。和星系长城一样,这是万有引力作用下结构演化自然形成的。


这些巨洞周围环绕着一些星系长城,但它们并不是如假新闻中所想象的那样,如同一堵墙那样把巨洞和宇宙的其它部分分隔开来,实际上空洞有点像海绵中的洞洞一样,每个巨洞都连着多个其它巨洞。另外,巨洞也是相对的,很多巨洞中并不是一个星系都没有,只是相对比较稀少而已。


不过,正如星系长城的形成一样,巨洞也是随着时间越来越大的,因此如果在宇宙早期就形成特别大的巨洞,同样是和标准理论相矛盾的。《新科学家》杂志2007年的报道,就是因为当时科学家们发现这个巨洞实在太大了,根据标准模型的计算难以形成这么大的巨洞,因此有些科学家提出了一些新奇的解释——比如一个平行宇宙与我们的宇宙在某个地方发生碰撞,从而产生这种巨大的结构。


在科学上,超出寻常的说法需要超出寻常的过硬证据,因此对于科学家们而言,这还只是一种能自圆其说但未必正确的假说而已,除此之外也有多种更平常的解释。但是,许多国内外的小报和自媒体是把它当真了,有不少相关的网文引用这一报道。


实际上,后来在2016年,一些科学家使用了新的数据并采用了改进的方法进行分析后发现,观测与标准模型的差异并不像原来想象的那么大,仍可用标准模型解释。当然,我们也不必非要否定这种“脑洞大开”的解释,但至少就目前看来,上述观测并不一定需要多么奇特的理论解释,而完全可以在现有模型的框架内加以理解。


我猜也许本次假新闻的炮制者在了解到《新科学家》即将做出关于星系长城相关报道的消息后,上网一查,于是把以往的这些小道消息汇总成了这篇耸人听闻的假新闻。


同时,由于他们误解了“巨洞”和“墙”这些词的含义,于是就想象出了一个完全被墙包裹着的、空无一物的神秘宇宙来了。这倒也可以作为一个科幻小说的题材,不过可惜并不是我们实际生活的宇宙。


谢选骏指出:为何这些“宇宙墙”的假新闻传遍了中国,而且可能出自华人之手?我想主要是因为“星系长城”让“墙国奴隶”深感恐怖和绝望了!——原来连宇宙也没有自由空间!——由“宇宙墙”里的此恐惧绝望可以想见,长城精神确实不合人类爱好自由的天性。


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