从家门口的街道到宇宙尽头,一场直通天际的想象之旅
昨天晚上我出门倒垃圾,抬头看了一眼天空,就那么一眼,突然有个念头冒出来——我们总说太阳系、银河系,可如果一直往上、一直往外,到底会看到什么?这个“往上”的尽头又在哪里?回来擦了擦手,我决定把这个思路理一理。
需要先说清楚一个事:宇宙里其实没有绝对的“上”,我们习惯把头顶的方向叫上,是因为地球引力给我们立了一个坐标系,一旦离开地球,“上”就变成了一个很私人的概念——你脚踩的方向是下,头顶就是上,那好,我们就从这个最朴素的感觉出发,假设有个人从地球表面出发,沿着头顶的方向一直飞,速度极快,快到能挣脱引力、挣脱太阳风、挣脱一切束缚,他会经历什么。
第一层:地球的院子
刚出发的时候,风景变化很快,几分钟之内,天空从浅蓝变成深蓝,再变成墨黑,白天和黑夜的交替消失了,太阳变成一个不再升落的灯球,回头一看,地球是个蓝色弹珠,悬在纯粹的黑暗里,这个画面我们见过很多次——阿波罗8号的宇航员在1968年拍下那张著名的“地出”照片时,人类第一次从另一个天体的角度看见自己的家园。
再往上飞一点,大约在距离地表几千公里的地方,你会穿过范艾伦辐射带,这是地球磁场捕获的高能粒子区域,像个隐形的甜甜圈套在地球外面,美国的探险者1号卫星在1958年最先探测到它,当时的科学家被数据吓了一跳——没想到地球外面还有这么一层“硬壳”,飞过这里时,仪表会乱跳一阵,然后突然安静下来。
第二层:太阳的后院
真正让人感到空旷的,是离开地月系统之后,月球离我们大约38万公里,阿波罗飞船飞了三天,可一旦把月球甩在身后,下一个值得注意的东西在1.5亿公里之外——太阳。
我查了一下数据,光从太阳走到地球需要8分20秒,而人类迄今为止飞得最快的探测器“帕克太阳探测器”,时速接近70万公里,听起来快得离谱对吧?可即便以这个速度从地球飞到太阳,也要花上好几十天,太阳系内部的空旷程度,远超日常直觉。
继续往外,你会依次路过火星的轨道、小行星带、木星的巨大身影,木星有多夸张呢?它的质量是太阳系其他所有行星加起来的两倍多,大红斑风暴已经刮了几百年,能装下三个地球,卡西尼探测器飞过木星附近时传回的数据显示,木星的磁场和辐射环境极其暴烈,稍有不慎电子设备就会瘫痪。
再往外,土星的光环从远处看薄得像一张纸,实际上厚度也有几十米到几公里不等,由无数冰粒和碎石组成,然后是天王星、海王星——到这里,太阳已经变成了一个亮得刺眼的点,照度只有地球上的千分之一,海王星之外是柯伊伯带,冥王星就混在这一大堆冰冻小天体里,2015年新视野号飞掠冥王星时,人们第一次看清这颗“矮行星”的真心——冰原、山脉、薄薄的大气层,远不是教科书上那个暗淡的光点。
你以为这就出了太阳系?远着呢,柯伊伯带之外还有一个更巨大的结构——奥尔特云,这是一个包裹着整个太阳系的球状冰质天体云团,范围从太阳向外延伸到大约一光年,旅行者1号飞了四十多年,才刚摸到星际空间的边缘,如果要真正穿越奥尔特云,估计还得飞上几万年,读到这个数字的时候,我心里咯噔了一下,太阳系的院子太大了,大到人类的时间尺度几乎无法丈量。
第三层:银河系的街区
终于从奥尔特云钻出来,你进入了真正的星际空间,这时候,太阳已经和其他恒星混在一起,分辨不出来了,你回头看,太阳不过是一颗普通的黄色星星,混在天鹅绒般的星幕里。
离太阳最近的恒星是比邻星,4.2光年之外,它属于一个三合星系统——半人马座阿尔法星,刘慈欣在《三体》里把三体人的老家安在那儿,不是没道理的,三颗恒星互相绕转,轨道混沌,真要有行星在那里,气候大概会疯掉。
银河系里像太阳这样的恒星大约有一千亿到四千亿颗,这个数字念出来很轻松,但想一想,一粒沙子代表一颗恒星,银河系就是一片几十公里长的沙滩,太阳在这片沙滩上的位置偏外缘,离银河系中心大约2.6万光年,银河系中心有个巨大的黑洞——人马座A*,质量相当于四百万个太阳,天文学家通过观测它周围恒星的运动轨迹确认了它的存在,2022年还给它拍了张模糊的“证件照”,橙色光晕环绕着中心的暗影,像一团被搅动的蜂蜜。

银河系本身是一个棒旋星系,几条旋臂缠绕出去,太阳就待在猎户臂的一条分支上,整个银河系的直径大约10万到18万光年,盘面厚度大约一千光年,如果我们把银河系缩小成一个直径100米的圆盘,太阳系的大小只相当于盘面上的一个原子,而地球上的人类,就在这个原子里折腾了几百万年的历史。
第四层:本星系群的邻居们
从银河系再往外走,你会发现银河系也不是孤家寡人,它带着一帮卫星星系——大麦哲伦云、小麦哲伦云,还有几十个更小的矮星系,组成一个叫“本星系群”的结构,这里面最大的家伙是仙女座星系,离我们大约250万光年,质量比银河系还大一圈,在北半球秋冬的夜晚,视力好的人用肉眼就能在仙女座方向看到一个模糊的光斑,那就是它——250万年前发出的光,走了这么久才落到你的视网膜上。
本星系群里大概有五十多个星系,跨度约1000万光年,听起来大得吓人,可比起接下来要说的东西,这还只是街坊四邻的规模,仙女座星系和银河系正在互相靠近,大概40亿年后会撞在一起,撞”这个说法有点误导,恒星之间的空隙太大,两个星系更像是两团雾气互相穿插过去,最后并合成一个更大的椭圆星系,未来的夜空会因此变得完全不同。
第五层:拉尼亚凯亚——无尽的天堂
本星系群之上,是室女座超星系团,包含上百个星系群和星系团,中心在室女座方向,跨度约1.1亿光年,银河系在里面只是一个边缘成员,而室女座超星系团本身,又是一个更庞然大物的一部分——2014年,天文学家给它起了一个夏威夷语的名字:拉尼亚凯亚。
拉尼亚凯亚的意思是“无尽的天堂”,这个超星系团的跨度达到5.2亿光年,包含大约十万个星系,质量相当于太阳的10的17次方倍,2014年布伦特·塔利团队第一次绘制出拉尼亚凯亚的结构图时,学术界相当震撼,从图上看,星系并非均匀分布,而是聚成一根根纤维状的“丝”,中间夹着巨大的空洞,整个拉尼亚凯亚像一个从海底升起的发光水母,银河系只是它触须上一个不起眼的小斑点。
在这些纤维状结构的交汇处,是星系密集的“节点”,比如著名的夏普力超星系团,那是拉尼亚凯亚最热闹的地段,也是我们这片宇宙区域引力最强的重心所在,银河系、本星系群、室女座星系团,都在被这个重心缓慢地拉过去,宇宙也在流动,像一条看不见的河。

第六层:双鱼-鲸鱼座超星系团复合体
还没完,拉尼亚凯亚虽然是超星系团,但超星系团还能再往上组合,拉尼亚凯亚和周围的几个超星系团——比如英仙-双鱼超星系团、夏普力超星系团——共同构成了一个目前已知的最大结构之一,叫双鱼-鲸鱼座超星系团复合体,跨度大约10亿光年,光从这一头走到那一头,花了10亿年,而10亿年前,地球上连多细胞生物都还没影。
到这一步,我忍不住在心里画了个参照表,可能对别的读者也有用,就列出来吧:
| 结构名称 | 大致尺度 | |
| 地球-月球系统 | 约38万公里 | 地球、月球 |
| 太阳系(至奥尔特云) | 约1光年 | 太阳、八大行星、小行星带、柯伊伯带、奥尔特云 |
| 银河系 | 10万~18万光年 | 1000亿~4000亿颗恒星 |
| 本星系群 | 约1000万光年 | 50多个星系 |
| 室女座超星系团 | 约1.1亿光年 | 上百个星系群、星系团 |
| 拉尼亚凯亚超星系团 | 约5.2亿光年 | 约10万个星系 |
| 双鱼-鲸鱼座超星系团复合体 | 约10亿光年 | 多个超星系团 |
| 可观测宇宙 | 约930亿光年 | 至少2万亿个星系 |
每次看这个表,我都会停顿在最后一行,可观测宇宙直径大约930亿光年,这是光从宇宙诞生以来能走到我们的最大距离,可观测宇宙之外是什么?我们不知道,也永远不会知道——因为那里的光永远赶不到我们这里,宇宙膨胀的速度超过了光速,那些遥远的地方对我们来说,是物理意义上的“不存在”。
第七层:宇宙的纤维网与空洞
在双鱼-鲸鱼座复合体之上,结构并没有结束,天文学家观测到,可观测宇宙里的星系分布不是随机的,而是形成了一张巨大的“宇宙网”,星系聚集成团、成丝、成壁,中间是巨大的空洞,跨度几亿光年,其中最大的空洞之一叫牧夫座空洞,直径约3.3亿光年,里面几乎没什么星系,空得像被谁挖走了一勺。
这张宇宙网就是我们现在能描述的最大结构,再往上,就是均匀而各向同性的宇宙本身了,宇宙微波背景辐射是这张网背后的“底色”,138亿年前大爆炸的余晖至今还在空间里回荡,1964年彭齐亚斯和威尔逊意外发现这种均匀的噪音时,还以为是鸽子粪干扰了天线,没想到拿了个诺贝尔奖。
写到这儿,我站起来倒了杯水,窗外是普通的小区路灯和偶尔驶过的汽车声,刚才脑子还在10亿光年的尺度上漂浮,现在突然被冰箱的嗡嗡声拽了回来,这种感觉很奇妙——你知道自己正站在一个微小行星的表面,而头顶那层薄薄的大气之外,是一层又一层的巨大结构,一直延伸到想象力够不着的地方,那些结构不是科幻电影里的背景板,它们真实存在着,有些还正在被引力塑造、被暗能量拉扯。
费曼曾经说过一句话,大意是:你不必时时刻刻仰望星空,但偶尔了解一下自己在宇宙中的位置,对保持清醒很有帮助,他原话可能不是这么说的,但意思就这意思,我倒完垃圾回来写的这一长串,说到底,不过是想确认一件事——家门口那条街道的头顶,确实有一条路,通往太阳系之外,银河系之外,超星系团之外,一直延伸到这个宇宙允许我们看见的最远处,而那个最远处本身,也许只是更大图景里的一小片浪花。
谁知道呢。