5.宇宙的中心在哪里？

宇宙正在膨脹的說法并沒有錯，但這意味著什么呢？它會膨脹成什么樣？膨脹的起點又在哪里？當我剛開始認識到周圍的星系都在飛速遠離我們時，我直覺上認為地球一定離宇宙的“歸零地”（宇宙大爆炸的中心點）很近，但我也知道把地球當作宇宙中心是不太理智的想法。

想要正確理解宇宙膨脹的本質，你必須以一種完全不同的方式去思考。忘掉那些科普動畫營造的宇宙大爆炸場景：一個發光的團塊突然爆炸，無數的碎片被拋到周圍的空間中去。就我們目前掌握的情況來看，宇宙根本沒有中心，“地球離宇宙中心很近”的印象不過是一種錯覺。事實上，所有星系都在遠離除自身以外的其他星系。從任意星系的視角觀察到的情況都大致相同，因此我們所處的位置并不特殊。

我在這里做一個粗略的類比：假設我們在旁觀一堂舞蹈課，學生們手拉著手圍成圈，正在聽老師給他們講解舞步?，F在，老師讓所有學生都往后退5步，這個圈就變大了，所有學生彼此之間的距離也更遠了，沒有誰是特殊的個體，在任意一人看來都是一樣的情況——其他人都在遠離自己。當然，星系并沒有圍成圈，但這種思考方式同樣有效。

對我們來說最好的做法其實是，不要想象空間中的星系在移動，而要想象星系之間的空間在膨脹。這樣的想象有助于我們理解，而且空間確實在變大（在可觀測宇宙中，每天都會多出1020立方光年這么大的空間）。對你來說，可能一時之間無法接受真空（虛空）居然能伸展或膨脹的情況，但事實的確如此，科學家已經證實空間具有彈性。事實上，空間不僅可以伸展，還可以彎曲、扭轉和振動。宇宙膨脹就是在星系之間“增加空間”，其結果是星系相互之間的距離越來越遠。這些新的空間無須“來自什么地方”，或者擴展成什么樣子，它們就是本來的空間。

有了這些新的認識，我們就可以重新面對“大爆炸是在哪里發生的？”之類的問題了。答案是：宇宙中的每個角落。被我們視為大爆炸余輝的宇宙微波背景沒有中心點，它并不是由空間中的某個點輻射產生的。整個宇宙都充斥著微波，我們仿佛身處巨大的烤箱之中。觀測宇宙微波背景的過程，就是從天空中的每個角落探究宇宙是如何誕生的。

想象空間的伸展對我們理解紅移也大有裨益。來自遙遠星系的光波必須穿過不斷膨脹的空間才能到達地球，在空間伸展的同時，經過其中的光波也一同被拉伸，導致波長增加、頻率減小——藍色光就這樣變成了紅色光。對那些最古老的可觀測星系而言，當它們發出的光到達地球的時候，波長已經被拉長到原來的11倍。

我們在宇宙中觀測的天體距離地球越遠，其紅移效應就越顯著。伸展系數（在地球上觀測到的波長與原波長之比）隨距離增加而增長，光的波長會遠遠超出可見光的范圍，進入紅外光波、微波、無線電波的范圍。簡言之，距離越遠，波長越長，沒有上限。從理論上講，在某一臨界距離上的伸展系數會增加到無窮大。在一個簡單模型中，這個距離對應的是大爆炸以來光能傳播的最遠距離。顯然，我們無法看到比這更遠的東西，因為在宇宙形成初期發出的光沒有足夠長的時間來到達地球。因此，空間中存在著一個視界（光視界），它限制了我們的視野。光是宇宙中速度最快的東西，所以我們無法獲知在視界之外有什么東西，無論多么強大的測量儀器都無法做到這一點。但是，就像地球的地平線并不是我們所在世界的邊界一樣，宇宙的視界也不是“宇宙的邊界”?？梢哉f，根本就沒有邊界這回事，視界只是宇宙可見區域的界限。宇宙的空間很可能是無限延伸的，如果宇宙的時間是有限的，就會有我們看不到的地方。值得一提的是，大爆炸的熾熱余溫覆蓋的范圍就是視界內的空間，來自那時的宇宙微波背景的紅移伸展系數大約是1 000。

最后一個問題是：如果有一個星系距離我們120億光年，那么我們看到的是它120億年前的位置，它現在在哪里？由于宇宙正在膨脹，這個星系和我們之間的距離可能已經拉大了幾百億光年。比如，視界現在距離地球大約470億光年。重要的是，我們要知道望遠鏡并不能給我們提供當今宇宙的快照，而是將一系列圖像按照歷史時間的順序串聯在一起形成總集。這很像把一部電影中的某幾幀切分出來，然后將它們按照一定的順序整合在一起，我們在觀測時就會一次性看到所有場景的疊加。