旅行者1号如果一直向一个方向飞,理论上能飞回太阳系吗?(3)

2020-11-06 12:59     互联网

空间曲率越大,表明空间被扭曲得越厉害,以这个被扭曲的空间为参照系,虽然物体仍然是沿着直线前进,但是从这个系统以外来看,这个物体的行进路线则是顺着一定的曲线(测地线)运动的。大家都知道黑洞,由于它的中心奇点质量极大,那么引发的周围空间的扭曲程度也非常高,以至于在一定的范围之内,光线都只会沿着这个严重弯曲的测地线运行,而无法逃脱出去,这个范围被称为黑洞的事件视界。

而对于宇宙空间来说,现有的主流观点认为它是138亿年前奇点的一次大爆炸所持续膨胀形成的,如果从时间线上来考虑,大爆炸所经历的历程,主要包括前期的剧烈急速膨胀、减速膨胀和现在的加速膨胀三个阶段。就像吹气球一样,宇宙中的所有星体,从总体上看是不断被推离开的,目前科学界解释目前推动宇宙膨胀的关键因素是暗能量。那么,在这种理论之下,无论是开始的剧烈膨胀,还是现在的加速膨胀,其应该具有各向同性,也就说宇宙空间的扩张基本上是按照球体的状态挺进的,那么球体空间的存在,则说明无论其中的星体如何分布,宇宙的空间曲率也必然存在,否则这就与宇宙大爆炸理论相悖。

而目前我们在可观测宇宙范围内,之所以看到宇宙的状态似乎是完全平坦的,不存在弯曲现象,主要原因在于这个空间的尺度非常之大,直径465亿光年的可观测宇宙范围之内我们还能够看到遥远星系发射出来的光线,而在这个距离之外,宇宙的膨胀速度都大于了光速,我们或许永远都不会知道外部是个什么样子。我们现在所看到的可观测宇宙,其图片是一个标准的球形,这是我们理想化中的一个模型,即使我们用最先进的仪器设备也不会看到它的边界。而这个无形的边界之外,距离越远,其膨胀速度超过光速就严重,因此膨胀带来的空间范围也就无法想象了。

假说我们是一只身在气球上的蚂蚁,那么,当气球开始膨大时,我们初始的一段时间或许能够感受到的气球表面是一个曲面,但当气球越吹越大,我们看到的气球表面就会越来越像一个平面,当这个气球吹到足够大时,我们就会极难发现这个平面是弯曲的,宇宙膨胀也是一样的道理,只是我们处在宇宙这个大气球的“里面”而已。有科学家做过相关研究,通过特殊的方法测到了宇宙空间的弯曲系数,从而得到整个宇宙的直径应该在23万亿光年这个级别,可以看出我们所能了解的可观测宇宙,在这里面是多么的微小。

既然能够测到现在宇宙的空间弯曲系数,表明整个宇宙在向外膨胀时也有可能是以球体的形态存在的,只是这个球体的半径是无比的巨大,因此理论上旅行者1号沿着同一方向行进,是有可能重新回到太阳系甚至原点的。但是,在我们现有的理论体系之下,任何有质量的物体都不能加速到光速,而可观测宇宙之外的空间膨胀速度已经超过光速,因此在膨胀效应的影响下,所被拉伸的空间形成的额外路程,光都无法进行弥补,因此,别说旅行者1号,连光都无法到达真正的宇宙边界。

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