一则不爆炸的爆炸性新闻
天文学家们最近发现,宇宙中存在着一个巨大的“空洞”。这个空洞是如此之大,它的直径将近3亿光年,足以容纳下2000个“中等”大小的星系。
这个发现对老百姓来说,可算是一则爆炸性新闻,但对天文学家来说,却是意料之中,一点都不具备“爆炸性”,因为他们早已知道:也许宇宙就是一个多孔的怪物!
早在1976年,前苏联科学院院士就曾断言,在星系分布上有可能存在“间断”或“断头”。也就是说,宇宙中存在着“空洞”。前苏联科学家还预测,宇宙中存在这样的“空洞”不下十个,这些“空洞”最终使得宇宙形成一个多孔的结构。当然,这种“空洞”与那种广为人知的“黑洞”毫无共通之处。“黑洞”是一类超密度天体,它的引力是如此之大,以致连光线也发射不出来,而我们这里所说的“洞”是指宇宙中既没有恒星也没有星系的区域,在这个区域里一片空白,什么东西也没有。
宇宙还是均匀的吗
如果说宇宙中存在着这么多这种奇怪的“空洞”,那为什么直到今天科学家们才能发现它们呢?这当然与我们人类的观测能力有关。
当我们用肉眼观察夜空时,我们只能看到距离相当近的恒星,也就是距离地球1000光年以内的恒星。在没有月亮的星空我们可以看到一条天河,它就是银河。在银河系中约有1000亿颗恒星,其中大多数是肉眼看不清的,这是因为它们距离我们太远——达到2.5万光年,所以显得很暗。
如果用高倍天文望远镜拍摄宇宙星空,会在照片上看到除一些小亮点外,还有一些模糊的亮斑,它们是遥远星系的映像。只有最巨大的现代天文望远镜,比如北高加索的米天文望远镜,才能看到它们结构上的细节。如果将一些个别的恒星除外,就会发现遥远的星系在天空的分布大致是均匀的。当然,有些区域比较密,有些区域比较稀。但是绝对“空的”区域在宇宙中似乎是不存在的。
不过,这种宇宙图像并不全面,因为我们把见到的所有天体全部设想在一个天球表面上,然而,实际上它们距离地球远近是不等的。所以当测量这些或那些星系的距离之后,就可能把宇宙看成一个立体的空间结构了。不久前,大多数天文学家还认为,从天球表面看星系的分布是均匀的,因此从宇宙深度上看,星系的分布也应该是均匀的。但是随着对遥远星系距离的测量,使天文学家们对宇宙的结构重新有了认识。天文学家发现了宇宙“空洞”!
当然,这些“空洞”并不意味着宇宙是不均匀的。我们可以用常见的一种泡沫塑料来做比喻。尽管它是由含有大量气泡的物质构成的,但我们仍然认为这种塑料是均匀的。当然,泡沫塑料的联结部分相当厚,但是如果把它减薄到肥皂泡壁那么薄,那它就很像宇宙结构的直观模型了。换句话说,尽管人们在宇宙间发现的“空洞”相当大——达3亿光年,但与人们用巨大天文望远镜所探索的宇宙相比,它们仍然是非常渺小的。这也就是说,宇宙中可能有几万个这种“空白”区,它们是由星系这样一些比较集中的联结部分互隔开的。所以从整体来看,宇宙均匀性这一概念仍然是成立的。
宇宙多孔说明了什么
那么,宇宙为什么会是这种“多孔”的结构呢?
为了回答这一问题,就需要先谈谈宇宙“大爆炸”理论。这个理论认为,宇宙物质过去的密度很大,那时宇宙本身还相当小,相当于一个密集的小点。大约在100~150亿年前,宇宙由这个致密的小点开始发生“大爆炸”,爆炸使得宇宙最终不断地膨胀。宇宙膨胀早期还没有星系和恒星,宇宙物质还是一种氢和氦的混合物。它的密度在空间的不同点上相差无几,但是随着引力逐渐扩大了各点间的差距。到了比较晚的时期,原始气体逐渐集结到今天的各个“洞”壁处,然后各个星系也就在这些地方形成了。
但是,现在没有人能够说清楚宇宙的爆炸过程,究竟是一个怎样的过程。对此,天文学家们也分成两大派别。这两大派别分别代表了两种观点。一种认为,宇宙爆炸后,从一开始形成的是巨大的团块,这些团块后来碎裂成较小的天体;另一种则认为,宇宙一开始形成的是一些小的球状星团(这里说的小,当然是就整个宇宙相对而言的,其实它们的质量比我们的太阳还要大出百万倍)。后来,这些“小球”又聚集成星系、星系团和超星系团。
究竟两种观点哪一种正确呢?从目前来看,更多的天文学家更倾向于第一种观点。
如果按照第二种观点,那么现在宇宙的整个空间中都应该填满了星系,或填满了球状星团,但根据天文学家多年的观察,发现事实并非如此——宇宙中并没有发现足够多的球状星团。天文学家们最近观察到的宇宙的“空洞”,更是彻底地反驳第二种观点——如果宇宙大爆炸后均匀地先分解为小的球状星团,然后聚集成星系和星系团,那么这些“空洞”从何而来呢?天文学家们只能说,宇宙爆炸后最先形成了巨大的团块,从而形成了许多“空洞”,尽管后来这些巨大的团块碎裂后形成较小的天体,但有一些地方仍没有被小天体添满,因此,宇宙中才会有这些“空洞”。
诚然,天文学们也并不认为这些“洞”是绝对空荡荡的。他们的看法是,这些“空洞”中间充满了温度达几万度的电离气体,但其密度非常稀薄,不可能由它们构成星系。
宇宙是一个多孔的怪物吗
“宇宙究竟是什么样的?”
这个问题长期困扰着我们的天文学家。从古至今,无数人仰望星空,都会泛起对宇宙思考。今天人类已经制造出越来越强有力的工具,试图窥探宇宙的模样。每当我们发现宇宙的一个秘密,我们都会欢呼。如今,宇宙“空洞”的新发现,又意味着什么呢?是否宇宙果真如天文学家们推测的那样,是一个多孔的模样?但是,有谁又能肯定我们不会犯如同“盲人摸象”那样的错误呢?