宇宙模型|别再说五道口是“宇宙中心” 宇宙可能根本没中心


因为宇宙的每个点都在平等地彼此远离 , 所以宇宙处处是中心 。 也正由于处处是中心 , 因此宇宙不存在真正的中心 。
近日 , 某地自称宇宙中心的新闻成为热点话题 。 其实 , 近年来被戏称为宇宙中心的地方还真不少 。 其中大家最为耳熟能详的宇宙中心 , 就是北京五道口 。 商圈林立、高校聚集 , 让五道口成为了许多人心中的宇宙中心 。
国外也有宇宙中心的说法 。 例如 , 位于美国加州理工学院喷气推进实验室的空间飞行操作设施 , 在过去几十年负责了多个突破性的太空探测器的飞行控制 , 因此被一些人戏称为宇宙中心 。 抛开这些戏称的宇宙中心不谈 , 我们来聊点正经的科学——我们的宇宙真的有中心吗?过去几千年来 , 人类认真研究了这个问题 。
【宇宙模型|别再说五道口是“宇宙中心” 宇宙可能根本没中心】第一个与宇宙中心有关的理论是地心说 。 地心说认为 , 我们的地球是宇宙的中心 , 太阳、月亮、水星、金星、火星、木星与土星围绕地球公转 , 其他星辰点缀在固定的天球上 , 也围绕地球运转 。
当然 , 地心说无法解释火星逆行等观测现象 。 后来 , 哥白尼提出了日心说 , 解决了这些问题 。 日心说认为 , 太阳才是宇宙的中心 。
此后 , 布鲁诺等人进一步提出 , 天上的恒星其实也是类似于太阳的巨大火球 , 从而将恒星提升到与太阳同等的地位 。 尽管如此 , 当时绝大多数人依然认为太阳具有特殊性 , 是宇宙的中心 。
1917年 , 美国天文学家沙普利通过观测证实 , 太阳系并不在银河系的中心 , 而是在银河系边缘 。 要知道 , 当时以沙普利为代表的许多天文学家都认为 , 银河系就是整个宇宙 , 沙普利得到的结果自然就意味着银河系的中心是宇宙的中心 , 而显然太阳系不在宇宙的中心 。 1923年 , 美国天文学家哈勃测出了仙女座星系M31与地球的距离 , 证明它在银河系之外;此后 , 他又测出多个星系与地球的距离 , 证实了这些星系都在银河之外 , 这就意味着:银河系并不是整个宇宙 , 银河系的中心也不是宇宙中心 。
同样在1917年 , 爱因斯坦提出了一个静止宇宙模型 。 在这个模型中 , 宇宙的大小有限 , 但没有边界 , 这就是有限无边宇宙模型 。 它类似于气球表面 , 只不过它是四维的 。 如果宇宙真的是这种形状 , 那么它就不存在边界 , 也就不存在中心 。
1929年 , 哈勃测量了一些星系与地球的距离 , 结合此前美国天文学家斯里弗测量出的这些星系的运动速度 , 哈勃发现 , 星系的运动速度与距离成正比 。 这个结果意味着宇宙正在膨胀 。 由于所有星系都在远离我们 , 我们似乎可以重新将我们的太阳系或银河系作为宇宙中心 。 但是 , 如果其他星系也有观测者 , 他们也会看到我们的银河系在远离他们所在的星系 , 这也意味着 , 从他们的角度来说 , 他们所在的星系也是宇宙中的中心 。
为了形象地理解这一点 , 我们可以想象:在一个气球上画上众多黑点 , 当你给气球打气时 , 气球逐渐膨胀 , 上面的众多黑点便开始彼此远离 。 不论我们在哪个黑点安置摄像头 , 都会看到其他黑点在远离我们而去 , 且越远的黑点离开得越快 。
根据宇宙膨胀理论 , 人们自然可以推断出宇宙可能起源于一个无穷小的奇点 , 这个奇点发生了大爆炸 , 膨胀至今 。 宇宙大爆炸理论已经被观测所证实 , 这就产生了一个新的问题:既然宇宙源自奇点的爆炸 , 那么那个奇点所在的位置岂不是宇宙的中心?答案是否定的 。 这是因为奇点自身并不是一个常规意义上的点;更重要的是 , 奇点爆炸后 , 其膨胀的方式并不是某个点不动、其他点远离这个点 , 而是所有点平等地彼此远离 。