人类在被宇宙孤立？研究者可观测宇宙有97的星系失去联系

　　现代天体物理发展正在朝着全新的方向去解释宇宙的存在，包括众多的物理现象也在逐渐更迭过去已知的理论。
　　诸如相对论已经过时，弦理论才是未来这样的想法也在不少。但困扰科学家多年的一个问题在于暗能量，这是为什么？
　　暗能量假想图
　　在天体物理学中，暗能量充满着宇宙各处，增加了宇宙膨胀的速度并且难以察觉。
　　由于暗能量的存在，许多观测和模型推演都没有一个很好的自洽逻辑的宇宙。
　　宇宙总会以这样或那样的形式发生改变，可观测宇宙中的星系已经失联，而科学家又没有实际捕获到暗能量的存在。
　　那么暗能量为何能够影响到宇宙？宇宙如今又在发生怎样的变化？为什么无法被直接观察到？暗能量将如何影响宇宙的命运？
　　本文将从暗能量、天体物理学这两个方面来解答这些问题，为什么说可观测宇宙中有97%的星系已经失联？ 研究者表示：人类正在被宇宙孤立。
　　暗能量将会影响宇宙未来
　　关于暗能量，主要源自科学家对宇宙起源的推测，在这个过程中，科学家借以某种手段来阐述当前宇宙的状态和过去。
　　学术界目前有两种关乎暗能量的讨论，一种是以数学形式的 宇宙学常数  来表达，另一种为协和宇宙学的模型推演来解释暗能量和宇宙能量密度的关系。
　　宇宙常数最初由爱因斯坦提出，并作为一种机制来获得引力方程的解，  如果将它视为场方程中的＂源项＂，则可以看作为等效于空白空间的质量，或者说真空能量。
　　但人们后来意识到爱因斯坦的静态宇宙并不稳定，并且爱因斯坦本人也承认了这个错误。
　　如果说宇宙常数存在，那么局部不均匀性最终会导致宇宙失控膨胀或者收缩。
　　如果宇宙稍微膨胀，那么膨胀便会释放真空能量，从而导致更多的膨胀。
　　根据埃德温·哈勃在1929年的研究表明，宇宙似乎在膨胀，而不是静止。
　　宇宙暴胀
　　膨胀假设后来在 1980年  得到了进一步的解释，根据艾伦·古斯和阿列克谢等人的研究，概念上类似暗能量带来的负压场可以在早期宇宙中推动宇宙膨胀。
　　他们将这种能量影响假设为某种排斥力，在性质上类似暗能量，因此在这样的模型构建下，在宇宙大爆炸之后发生了巨大的指数膨胀。
　　但根据 暴胀理论  解释，今天观察到的暗能量是在高得多的能量密度下发生的，并且在宇宙诞生几分之一秒后便迅速结束。
　　目前在暴胀模型被接受之后，宇宙常数被排除在外。
　　进一步的研究表明，宇宙学观测指出暗能量的状态方程类似于爱因斯坦的宇宙常数，结果指出暗能量已经存在了至少90亿年，包括在宇宙加速之前的时期。
　　而这与我们今天的可观测宇宙有什么关系呢？ 宇宙膨胀与可观测宇宙
　　我们先来看看 可观测宇宙  是怎样的一个模型，它实际上是表示物体发出的光线或其他辐射可能到达观测者的距离。
　　我们最远只能观察到宇宙从不透明变为透明的这段临界区间，也就是＂临界最后散射面＂。
　　可观测宇宙模拟全图
　　如今科学界普遍接受了 宇宙大爆炸学说  ，从宇宙微波背景辐射着手，结合了过去相关的理论知识，经过计算后得到的结果大概在285亿秒差距  ，也就是直径930亿光年左右的一个大圆球  。
　　由于宇宙太过于庞大  ，因此从大爆炸开始的光线还没有足够的时间到达地球，因此这部分区域还在可观测宇宙之外，只有等待未来从更远的星系散发出来的光线才能得知。
　　月球背后的光线年龄和宇宙一样古老
　　但根据现有的理论，宇宙中足够远的区域正在以超光速的速度进行膨胀（并不是一般意义上理解的超光速，详见大膨胀理论）。
　　如果暗能量维持不变，那么宇宙在加速膨胀状态下，未来视界以外的任意时间点都没办法进入可观测宇宙范围，因为它们散发的光线在这种状态下永远没办法到达。
　　这种情况实际也有确切的证据可以表明， 根据红移巡天和各种电磁波的发现，如今宇宙的整体结构和包含的信息被划分为了多个等级。
　　其中规模最大的超星系团以及大尺度纤维状结构便是膨胀的最好证明，中间的空洞什么也没有。
　　如果我们今天从我们所在的位置以光速发出信号，人们只能在今天到达可观测宇宙中3%的星系，其余的已经永远超过了我们的能力范围。
　　换而言之，可观测宇宙中97%的星系在暗能量的影响下，借由宇宙膨胀不断被拉伸距离，光线永远无法到达，信号永远在传递的路上，相当于失联。
　　类似的信号传递通常表现为宇宙红移，由于光以特定的能量发射，因此具有特定的波长。
　　如果宇宙的结构是静态的，那么波长将是相同的，但宇宙要是在暗能量的影响下不断膨胀，那么空间结构便会被拉伸，波长会变得更长。
　　就目前而言，宇宙的结构除了68%的暗能量，也就是所谓的宇宙常数，另外还有27%的暗物质、4.9%的常规物质，例如电子、质子、中子啥的；以及0.1%中微子和反中微子，还有极为稀少的，只有0.008%的光子。
　　那么科学家又是如何得到相关的数据呢？
　　失联在宇宙的＂小泡泡＂中
　　首先我们要明白的是， 宇宙膨胀不在于星系的某个点或者一个确切的中心点开始膨胀，而是空间本身在宇宙中的任何地方都按比例进行膨胀 。
　　也正是这一点，宇宙空间中的星系彼此都在远离对方。
　　随着距离被拉得越来越远，这些星系相对于我们的运动也越来越接近光速，超过了一定距离，便会以超光速进行，正如前文所讲。
　　实际上这也不违反相对论，因为星系相对于它们的局部坐标系移动，并没有以接近光速的速度移动。
　　以人类为中心观察的＂哈勃球体＂为例 ，将它以光速除以哈勃常数来计算半径，结果大约是每秒每百万光年21公里。
　　换而言之，每100万光年就有一个星系离开我们。
　　然后将光速采为整数，即300000公里每秒，用光速除以这个距离，便能得到半径为 140亿光年  的哈勃半球体。
　　从宇宙微波背景上所观察到的最远天体，这段差距离我们有 460亿光年  。
　　利用哈勃球体的体积进行计算后，最后得到结果为0.00282  ，大约为3%  。因此剩余97%的星系将会不断远离，直至无法观测。
　　哈勃球体中的观察
　　所以在最后的结果计算下，人类正在被宇宙孤立，随着时间的推移，我们只能在有限的空间内进行有限的联系 。
　　除非有比光速更快的宇宙飞船或者推进器，但这可能吗？
　　膨胀下的宇宙，所有星系团都将相互隔离，在本文中所阐述的例子，时间大概是在 100~1500亿年  后。
　　到了这个时期，本地星系群将与宇宙的其他部分彻底分离开来。
　　这种巨尺度结构将会彻底分隔星系
　　在这样的影响下，本地星系团会坍缩成一个椭圆星系，尽管人类仍然可以看到宇宙的其余部分，但在数万亿年的时间中，它们只会朝着红移的方向发展。
　　随着更多的时间膨胀，我们将不会看到它们，这时只有红矮星和白矮星的光线。
　　白矮星艺术图
　　这听着十分悲观不是吗？
　　不过值得注意的一点是，相关的理论推演和计算都是基于现今的宇宙模型，同时也认可宇宙大爆炸理论和暴胀理论。
　　未来其实并不排除可能有新的理论支持，情况或许会发生一些变化。
　　不论如何，这些太过遥远的未来对于人类来讲还不是时候，但我们能够看到宇宙实则也反应了事物的终极变化，没有永恒的存在，只有确切的今天。