地球在宇宙中的位置,究竟如何定位?我们是否处于宇宙的中心或边缘?
在日常生活中,我们通过填写地址来接收外卖或快递,无论物品起始于何处,都能准确送达。全球数十亿人,所有地点都位于地球之上。然而,当我们将视野扩展至太阳系乃至整个宇宙,地球是否拥有一个“坐标地址”来确定其位置呢?
为地球设定一个详细的地址坐标
太阳是我们每日相伴的恒星,地球便位于太阳系之中。地球直径超过12000公里,而地球与太阳之间的距离则为1.5亿公里。这个距离仅是太阳系的起始点。在地球之外,远离太阳的方向,还有更长的距离和更广阔的空间。
太阳系的边界是一个有界但无边的空间,从太阳向外延伸至边界的距离为123个天文单位。天文单位是一种压缩化的距离单位,因为如果使用地球上的常规尺度单位,数字将变得冗长且难以表达。
1个天文单位等于地球到太阳的距离,即1.5亿公里。123个天文单位则相当于184亿多公里。尽管这个距离听起来非常遥远,但如果将太阳系缩小,从太阳到其边缘的距离仅相当于你在1.8米宽的床上翻身。
在晴朗的夜晚,我们可以看到银河,这是太阳系所在的银河系的一部分。银河系的直径超过10万光年。1光年相当于63000天文单位,换算成公里则是94500亿公里。而这个距离,仅占银河系直径的十万分之一。
银河系之大,使我们难以窥见其全貌。太阳系位于银河系的猎户支臂上。我们肉眼所见的星空,仅仅是猎户臂到英仙臂之间的一小部分空间。
如果将银河系比作一个整体,从其边缘走到中心,相当于你从床上站起来。银河系之外,是包含银河系在内的本星系群。本星系群的直径超过1000万光年,整个银河系在其中显得微不足道。
本星系群周围至少有100个类似的星系群和星团,它们共同构成了更大的室女座超星系团。室女座超星系团的直径达到1.1亿光年,其规模之大,连光年这样的单位都显得渺小。
然而,从银河系到本星系群,再到室女座超星系团,这一系列结构仅相当于你从床上站起来,然后走到卧室门口。当你打开卧室门,整个客厅的空间,相当于拉尼亚凯亚超星系团,其直径为5.2亿光年,包含至少10个星系团。
5.2亿光年在整个宇宙中也不过是沧海一粟。在可观测宇宙范围内,类似拉尼亚凯亚超星系团的庞大结构至少有两万亿个。整个可观测宇宙的直径已超过900亿光年,这还只是目前理论上所能探知的宇宙范围。
有观点认为,整个宇宙空间比可观测宇宙大了“15后面再加22个0”倍。在宇宙的天体结构中,超星系团和纤维状结构可能是构成天体的最大结构。这些结构在天文学中被称为“长城”或“巨墙”,因为它们在宇宙空间内就像一堵墙。
地球所在的位置,仅仅是这堵墙上的一块砖中的一个分子。地球的位置从太阳系到银河系,再到本星系群和室女座超星系团,最后到拉尼亚凯亚超星系团,构成了长城的一部分。
那么,地球在宇宙中的具体位置是什么?是宇宙的中心还是边缘地带?宇宙的中心又在哪里?
宇宙有中心吗?
从人类社会的角度来看,中心是存在的。例如,每个国家的首都可以看作是行政上的中心。联合国组织在纽约的办公地点也可以视为处理国际事务的中心。但这些中心的概念都是人类社会内部的划分。
如果剥离人类社会的所有概念,从地球的角度看,整个星球没有中心,或者说每个点都是中心。因为地球是一个球体,所以在地球表面的任何一点都可以看作是整个球体的中心。
从这个角度来看,历史上的地心说将地球视为中心的观点似乎并无不妥。但错误在于地心说认为天上的日月星辰绕地球转动,甚至将地球视为整个宇宙的中心。
哥白尼的日心说改变了这一观点,人们开始理解地球是绕太阳转动的。尽管地球不再是中心,但哥白尼的学说又错误地将太阳视为宇宙中心。
20世纪初,天文学家观测到银河系,逐步证实太阳并非宇宙中心。当时,一些天文学家认为银河系就是宇宙的全部,将银河系视为宇宙中心。
哈勃的观测发现,仙女座星系并不在银河系之内,人们逐渐明白银河系并非整个宇宙,自然也非宇宙中心。
那么,宇宙的中心究竟在哪里?1917年,爱因斯坦提出了一个静止的宇宙模型,认为宇宙是有限的但无界的,类似于地球,但整体是一个四维空间。因为没有边界,所以不存在中心,或者说到处都是中心。
20世纪20年代,哈勃的观测发现宇宙处于膨胀状态。在这种状态下,所有星系都在彼此远离,每个星系都可以被视为宇宙的中心。
大爆炸理论进一步证实了宇宙的膨胀。如果爆炸前的那个点被视为宇宙中心,这样的理解并不准确,因为在大爆炸之后,所有天体都在彼此远离,宇宙到处都是中心,实际上等于没有中心。
既然宇宙没有中心,那么它究竟有无边界?
2018年,有消息称天文学家在100亿光年外发现了长达35亿光年的真空带,一度被认为是宇宙的边界墙。但实际上,这个边界墙仅是宇宙内的一种大尺度结构。
这些结构是三维的,整体上不规则,被称为网状结构或纤维状结构。它们由地球、太阳系、银河系等的簇拥和排列组合构成,形成了连接在一起的超大结构。
这些结构之所以存在,是因为万有引力定律使得高密度区域通过吸附物质而不断聚合。这导致了马太效应,即密度高的地方越来越密集,稀疏的地方越来越稀疏。因此,在宇宙空间内,有的地方星系密布,有的地方则相对空旷。
这些结构构成了宇宙的全貌,但那些密集的区域,如长城和巨墙,并非宇宙的边界。
关于大爆炸之前的问题,所有观点和理论都集中在大爆炸之后。按照天文学家的解释,现有的框架结构是依照大爆炸理论组成的,因此不存在大爆炸之前的问题。为了解决这个问题,天文学界将概念前推到了奇点,但依然无法解释奇点之前是什么。
现有的理论和观点只能解释宇宙生成之后的事,至于之前的,可以理解为没有那个概念。
结语
就像宇宙没有中心一样,宇宙本身的状态也是从奇点开始之后,才产生了科学家所能理解和解释的各种概念。所谓的奇点,并非指宇宙空间内存在一个很小的区域,而是指整个宇宙时空内,密度和能量都处在无限大的状态。
宇宙的一切都是从这种状态开始的。不管你怎么理解,都无法推导出之前是什么。这就像楚门的世界,或者不识庐山真面目,只缘身在此山中。因为我们身处宇宙这个系统之内,难以跳出系统之外,自然无法解释之外的世界究竟是什么。
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