可以100%肯定的告訴大家,即使你有無窮的燃料,有無窮的壽命,駕駛一艘宇宙飛船,離開地球一定的距離,也無法回來了。
這是因為宇宙在膨脹,而且是在三個維度膨脹。
這個膨脹的速度,在單位尺度、單位時間上是均勻的。其膨脹的速度大概在100萬秒差距每秒鐘膨脹70公里。
100萬秒差距是天文學上常用的單位,相當于326萬光年。
所以這個膨脹的速度也可以看成是每一光年每秒鐘膨脹21.5毫米。
▍如何理解宇宙的膨脹?
我們可以把宇宙理解成一個球形,但是這是一個高維的超球體,我們存在的宇宙,在這個高維超球體的三維表面。
就像我們的城市坐落于三維地球的二維表面一樣。
如果地球在不停的膨脹,我們離開家一定的距離也永遠回不了家。
我們現在假定外星人在不停的往地球中間注射物質,導致地球的直徑每秒鐘會增大1000米,那么地球周長每秒鐘就會增加3141.5926米。
地球的周長是4萬公里,相當于每公里每秒鐘膨脹0.078米。
我們假定一個人步行的速度是每秒鐘1米5,那么這個人從家里走出到距離家19.3公里的地方,靠步行的速度往回走,就永遠也無法回家了。因為19.3公里每秒鐘就會延伸1.5米。
從上海到北京高鐵的距離是1318公里,這段距離每秒鐘膨脹的速度是102.8米,相當于每小時370公里。此時,從上海開往北京的高鐵,如果時速低于370公里的話,永遠也無法抵達目的地。
在距離銀河系2.2億光年的長蛇座方向,有一個巨大的引力源,很可能是一個超級巨大的黑洞。銀河系帶著太陽系,正在以每秒鐘超過1000公里的速度,向那個位置高速墮落。
但是地球永遠也不會掉到那個大黑洞里面去,因為巨引源、地球之間宇宙空間膨脹的速度超過了地球掉進去的速度。
▍離開地球多遠無法回來?
宇宙空間中所有物體的運動,都是由本身的運動,再疊加了宇宙空間膨脹得到的運動的總和。
離開地球多遠無法回來,取決于我們的宇宙飛船到底能飛多快。
宇宙飛船飛行的最快速度就是光速,因為有質量壁壘存在,所以越接近光速質量越大,加速度越慢。
人類能夠造得出來的最快的火箭是使用核動力驅動的火箭~獵戶座計劃。
這個火箭雖然只在圖紙上存在過,但是已經造出了原形,證明它是可行的。獵戶座計劃使用5000噸當量的中子彈加熱塑料盤形成等離子流,能夠把宇宙飛船加速到0.1倍光速。
如果乘坐獵戶座飛船,飛離地球超過13.6億光年,就永遠也回不來了。
即使有光速飛船,飛離地球超過136億光年,也永遠回不來了。
超過136億光年的恒星發出來的光永遠也不會抵達地球。
以前曾經在136億光年遠的星系,現在已經飛到了距離地球460億光年的地方,所以我們一般說可觀測宇宙的半徑是460億光年。
▍宇宙為什么會膨脹?
宇宙按照如此高的速度在膨脹,是科學家始料未及的。
上世紀初,廣義相對論剛誕生時,愛因斯坦預測宇宙在大爆炸以后會先膨脹,然后到達膨脹的頂峰,以后會收縮,但是實際上并沒有。
推動宇宙膨脹的能量科學沒有辦法描述,也沒有辦法解釋,只能假定它是暗能量。
暗能量是一個不守恒的能量,會隨著宇宙空間的膨脹不斷的增加,所以宇宙空間的膨脹毫無減弱的跡象。
這股能量來源于哪里?應該在更高的維度。
這就如同推動地殼運動的能量來自于地心深處一樣。
但是人類的科學家只能在三維空間中認識宇宙學規律,所以不可能理解高維度宇宙是如何運作的。
▍宇宙膨脹的最終后果是什么?
按照目前的觀測,宇宙就這樣永無止境膨脹。
這個膨脹的最終結果會導致大撕裂。也就是說在原子內部的空間會把原子脹破,同時把質子、中子也撐破,最后導致一切物體全部解體。