那天晚上,我女儿问了一个让我愣住的问题
“爸爸,有没有另一个银河系?”
她正趴在窗户边上,鼻尖贴着玻璃,看外面零星几颗星星,我本来想随口说“当然有啊”,可话到嘴边突然卡住了——等等,银河系不就是我们所在的星系吗?那“另一个银河系”是什么意思?是说宇宙里还有别的像银河系一样的星系,还是在问有没有另一个地球所在的银河系?
这个问题比我一开始想的要深得多。
先把事情说清楚:银河系到底是个什么东西
很多人会把“银河系”和“宇宙”搞混,我小时候也以为银河系就是整个宇宙的全部,后来才知道这事儿的比例有多离谱。
银河系,简单说就是我们太阳所在的这个星系,它是一个巨大的旋转盘状结构,里面大约有1000亿到4000亿颗恒星,太阳只是其中一颗毫不起眼的小个子,待在距离银河系中心大约2.6万光年的郊区位置上,你在夏夜看到的那条横跨天际的银白色光带,其实就是银河系的盘面,是我们从内部往外看的样子——就像你站在煎饼中间往边缘看,看到的全是密密麻麻的葱花和面糊。
那问题来了:在银河系之外,还有没有别的星系?
答案比“有”要震撼得多
二十世纪二十年代之前,天文学家们还在激烈争论一件事:那些望远镜里看到的模糊光斑,到底是银河系内部的气体云,还是远在银河系之外的“岛宇宙”?1923年,埃德温·哈勃在仙女座星云里发现了一颗造父变星,通过它的亮度变化算出了距离——结果让所有人倒吸一口凉气。
那个距离,远超银河系的直径。
仙女座星云根本不是星云,它是另一个完整的星系,后来就被叫做仙女座星系,大小和结构跟银河系非常像,直径约22万光年,里面也有几千亿颗恒星,哈勃这一下,直接把人类对宇宙的认知从“只有一个银河系”炸开到了“到处都是星系”的新维度。
那我们今天知道多少个“另一个银河系”?
数字大到不太容易消化,根据哈勃太空望远镜的极深场观测,天文学家估算在可观测宇宙范围内,大约有:
| 观测项目 | 估算星系数量 |
| 哈勃极深场(早期估算) | 约1000亿-2000亿个 |
| 后续综合射电与光学数据修正 | 可能高达2万亿个 |
对,两万亿,这还只是“可观测宇宙”里面的数字,可观测宇宙指的是光从宇宙诞生以来有足够时间跑到我们眼睛里的那个球形范围,直径大约930亿光年,超出这个范围之外的空间,光还没来得及飞过来,我们根本看不到。
所以真实数字只会更多,多多少?没人知道。
“另一个银河系”其实有好几种理解方式
我后来琢磨了一下,女儿问的这个问题,其实对应着三个不同层次的意思:
- 第一层:宇宙里有没有其他星系?——有,而且多到数不过来。
- 第二层:有没有一个和银河系几乎一模一样的星系?——从概率上说,有,两万亿个星系里,总有一些大小、结构、恒星数量、甚至中心黑洞质量都跟银河系差不多,比如仙女座星系本身就经常被叫做“银河系的姐妹”。
- 第三层:有没有另一个地球所在的银河系,里面也有一个“我”在写这篇文章?——这就踩进了多重宇宙和量子力学的深水区了。
第三层理解:平行宇宙里的那个银河系
第三层听起来最像科幻,但它还真不完全是无稽之谈,现代宇宙学里确实存在一些正经的理论框架,暗示可能存在其他宇宙或者说其他“泡泡”。
宇宙暴胀理论是目前解释早期宇宙膨胀的主流学说,由阿兰·古斯等人在1980年代提出,这个理论的一个自然推论是:暴胀可能不会同时在整个空间里停止,在我们这个“泡泡”里暴胀停了下来,形成了我们看到的宇宙;但在其他地方,暴胀可能还在继续,并且时不时产生新的泡泡——每一个泡泡都可以看作一个独立的宇宙,里面有自己的物理常数、自己的星系、甚至自己的“银河系”。
这就叫永恒暴胀,如果这个图景是对的,那“另一个银河系”不只是一个,而是无穷多个,每一个都与我们所在的这个宇宙完全隔绝,光永远无法从一个泡泡传到另一个泡泡,所以原则上我们观测不到它们。
还有一条线索来自量子力学的多世界解释,休·埃弗雷特在1957年提出,量子测量中的每一种可能结果都在某个分支里真实发生了,如果你昨晚纠结吃面还是吃饭,那么在另一个分支里,吃了饭的那个你正在另一个地球上读这篇文章——那个地球所在的银河系,跟我们这个在物理上已经完全分离了。
读到这里你可能会觉得脑子有点胀,说实话我每次想到这些也觉得不太真实,像在听一个讲得太认真的神话故事。
那我们到底能不能找到“另一个银河系”?
普通意义上的另一个星系,我们已经找到太多了,韦布空间望远镜现在拍到的那些深空照片里,随便一个红点就是一个星系,它们的光走了上百亿年才到我们这里,我们看到的不是它们现在的样子,而是它们婴儿时期的模样。
但如果你说的是另一个宇宙里的银河系,那目前没有任何观测手段能触及,引力波?中微子?都不行,因为根据暴胀理论,那些泡泡宇宙之间的空间在以超光速膨胀,任何信号都跨不过去。
有一件很有意思的事值得提一嘴,2015年,加州理工的一个团队在《天体物理杂志》上发表了一篇论文,讨论了一个大胆的想法:如果我们的宇宙在极早期曾经和另一个“泡泡宇宙”碰撞过,那场碰撞可能会在宇宙微波背景辐射上留下一个圆形低温斑块,他们确实在普朗克卫星的数据里找了一圈,结果呢——没找到明确的证据,但研究本身说明了一件事:科学家是认真在对待这个问题的,不是纯哲学空谈。
这个问题为什么会让人愣住
我后来回想自己那一瞬间的停顿,发现真正让我愣住的不是知识储备不够,而是一种奇怪的感受:当你意识到脚下这颗行星、这整个包含一千亿颗恒星的银河系,很可能只是无数个类似结构中的一个普通成员时,你会同时感到渺小和自由。
渺小是因为规模大到失去了意义,自由是因为,如果宇宙真的这么漫不经心地造出了两万亿个星系,那我们日常纠结的那些破事儿——堵车、房贷、谁在群里说错了话——放在这个尺度上简直轻得像没发生过一样。
第二天早上我送女儿上学,她早就把昨晚的问题忘干净了,正在后座哼一首走调的歌,我倒是还在想那个九百三十亿光年的大球,和球外面那些永远看不到的区域,那里有没有另一个银河系?可能有,也可能没有,但光是想这个问题本身,就已经让一个普通的工作日早晨变得有点不太一样了。
