目前宇宙正以超光速膨脹，科學家推測：未來地球可能將被孤立！

你知道嗎，在廣袤的宇宙中，幾乎每個星系都在離我們遠去，他們像被一股無形力量推開般相互遠離，這就是宇宙膨脹。那么天文學家們是如何知道宇宙在膨脹的？其背后的原因又是什么？未來地球會不會因星系的遠離而孤立。

在1929年，美國天文學家埃德溫·哈勃通過分析遙遠星系的光譜，發現了一個革命性的規律，他觀測發現幾乎所有星系都顯示出紅移，也就是星系的光譜線向紅端偏移，那么這代表著什么呢？

我們知道光和聲音一樣其實也具有多普勒效應，但光的多普勒效應是通過顏色來表現的，比如當一個天體遠離我們時，光的波長被拉長，光譜的顏色就會向紅色段移動，如果靠近我們波長縮短，顏色則會向藍色端移動，這就是紅移現象。

而哈勃正是發現了大部分星系都有這一規律，表明他們在遠離我們，除了少數近鄰星系外，大多數星系都在后退。更令人震驚的是，哈勃還發現了一個精確的線性關系，即星系的退行速度與距離成正比關系，簡單來說就是離我們越遠的星系，退行的速度越快，這就是著名的哈勃定律。

其中V代表星系退行速度，D為星系到地球的距離，H為哈勃常數，因此只要我們測出哈勃常數就能知道星系遠離我們的速度，在2013年，普朗克衛星測出哈勃常數為67千米每秒每百萬秒差距。

所謂秒差距就是視差角秒，他是以地球公轉軌道為基線，一秒差距大約是3.26光年，而百萬秒差距就是326萬光年，因此哈勃常數就是每326萬光年的距離上，星系的退行速度就會增加67千米。

比如一個星系距我們約100個百萬秒差距，即3.26億光年，那么通過哈勃定律即可計算出，該星系遠離我們的速度大約為7300千米每秒。如果是140億光年，那么星系遠離我們的速度已經達到了光速，由此我們知道了宇宙空間其實在不斷膨脹中，并且140億光年外的膨脹速度甚至超越了光速。

然而有些人可能有所疑問，為什么說星系的遠離就表明空間在膨脹呢？因為如果是星系本身在運動，那么這是違反相對論的，相對論告訴我們，任何有靜止質量的物體是無法達到光速的，由于一旦物體達到光速，那么在質增效益影響下，質量會增加到無限大，同時還需要無限的能量去推動它，但我們知道無限的是不存在的，所有有靜止質量物體不可能超越光速。

這也意味著星系的遠離不是星系在空間中移動，而是空間本身在擴張。如果我們形象化宇宙膨脹概念，可以想象一個被吹大的氣球，表面畫滿小點他們代表星系。當你吹氣時每個點都遠離其他點。從任何點看，其他點都在后退，且遠的點速度更快。但點其實本身沒有移動，而是氣球表面空間在伸展。

在真實宇宙中，空間像氣球表面般擴張，星系被固定在上面。這一發現推翻了靜態宇宙觀，還推動了大爆炸理論，因為如果我們將星系遠離速度進行反向推導，宇宙將是從一個炙熱、致密的奇點開始膨脹，這也使我們估算出宇宙的年齡大約為138億年。

當宇宙膨脹被發現之后，又一個問題又困擾著科學家，那就是其背后的原因是什么？在20世紀，科學家們認為宇宙并不會一直膨脹下去，因為在引力的影響會逐漸減緩，最終停止膨脹。

不過在220世紀末期，天文學家通過觀測遙遠的Ia型超新星發現，他們爆發的亮度比預期要暗淡，也就是說他們的距離比我們想象的更遙遠，由此發現宇宙的膨脹不僅沒有逐漸減慢，反而在加速中。

這也讓科學家們認識到，宇宙中可能存在一種神秘未知能量與引力抗衡，因為加速膨脹需一種反引力，而這種神秘的能量被科學家們稱為暗能量。暗能量被認為具有負壓強，它會產生排斥力，并推動空間進一步擴展。根據現代宇宙學模型認為，在我們所能觀測的宇宙中，普通物質其實僅占總物質的一小部分，其余的都是暗能量和暗物質。

雖然如今我們還沒有發現暗能量的存在。但如果說暗能量不存在，那么我們的宇宙就不會演化成如今的樣貌，因為沒有斥力作用引力將戰勝一切，所有星系都將會越來越近，最終物質聚集到一起，因此宇宙必須暗能量來維持，才能維持演化。

此外宇宙的加速膨脹還讓我們意識到了一個深刻的后果，由于宇宙在持續膨脹，星系間距離也會呈指數增長，那么隨著時間的推移。當所有星系的退行速度超過光速，也就是140億光年外，那么他們發出的光將永遠無法抵達地球，這意味著未來我們將無法看到任何遙遠星系。

根據天文學家推測，大約在數千億年后大部分星系將會從天空中消失。屆時如果地球沒有被太陽的膨脹而吞沒，人類又幸存了下來，那么在可觀測宇宙中，我們僅能看見本星系群中的星系，其中包含銀河系、仙女座星系等50個星系。

而更遠的未來，這些星系中的恒星也會隨著燃料的耗盡而逐漸熄滅。然后只留下白矮星、中子星和黑洞。接下來白矮星和中子星會在時間長河中冷卻成黑矮星，黑洞會因霍金輻射蒸發消失，最終能量均勻分布，所有物質溫度達到熱平衡。

屆時宇宙也將以一種平靜的熱寂結束，不過這也是后話，因為如此遙遠的時間，對于我們而言已經沒有了任何意義。