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“紧密星系群”Hickson 44。图片来源：MASIL Imaging Team

“在世界大同前，我们只能先和街坊邻居一起生活。”

——林登·B·约翰逊

所有人都想知道“我们从哪里来”，这可能是哲学中最令人敬畏的一个问题。能够问出这个问题也是我们人类和其他动物最大的区别之一。如果我们想要回答这个问题，想要了解我们从哪里来，就必须先去了解我们在宏观宇宙中所处的确切位置。

图片来源：Chris Kasper, 2012

人类用了几千年才知道地球是圆的，而地球只不过是围绕着太阳的许多行星中的一个，太阳也只不过是银河系内数十亿恒星中的一个。

天空中那些巨大的旋涡状或椭圆形“星云”不是原恒星，也不是我们银河系中的天体，而是完整的“岛宇宙”、独立的星系。我们知道这一点也只不过是在一个世纪不到之前。

大（右上）小（左下）麦哲伦云。图片来源：ESO/S. Brunier

用肉眼我们可以看到以下星系：

• 仙女座星系，

• 三角座星系，

• 大麦哲伦云，

• 小麦哲伦云，

它们在宏观宇宙中离我们相对较近。这四个明亮的星系，与其他大约 50 个较小、较暗的星系共同构成了我们的“本星系群”。它们各自独立，又相互束缚在一起。这就是我们的宇宙后院，是我们在大宇宙中的本地街角。

图片来源：维基共享资源用户 Andrew Z. Colvin

在宇宙中，还存在着质量更大、恒星更多的星系集合。最大的星系集合所含的恒星数量已经不能以万亿计，所跨越的空间也超越了千万光年的级别。它们的质量是我们本星系群的数千倍，所占据的空间体积是我们这些邻居的数万倍。

当然，宇宙中也存在着较小的星系集合，最为极端的例子是：孤立的星系。它与任何其他星系都没有引力束缚关系。这些所谓的“视野星系”是寂寞的，它们注定要在宇宙中永远孤独地流浪下去。

NGC 2543。图片来源：J. W. Inman

是什么决定了星系能够集结成群，或孤独地流浪？不管你信不信，讲述这个故事要追溯到宇宙大爆炸之前，追溯到使宇宙得以生长的种子那里。要准确地进行讲述，我们就必须回到已知宇宙的最早阶段，回到那个空间结构还不存在的时期。

假如你在物理学宇宙中思考“无”这个概念，并不是太容易。我们可以把所有的物质和反物质，把所有的辐射，把所有的粒子和反粒子，以及所有因引力而产生的空间曲率等一切你所能想像的东西去掉。是的，看上去似乎什么都没有了。但是假如你这么做了，你就会发现，真空本身并不是那么空无一物，而是存在着一定的固有能量。我们可以用几种不同的方式，来对此作形象的比喻：

• 粒子、反粒子对的不断出现和消失，

• 平静海面上的微小“涟漪”，

• 在不怎么平坦的空间里起伏的“泡沫”。

量子涨落在不同尺度上的表现。图片来源：科学美国人

也就是说，真空本身并不缺乏能量。实际上，在宇宙的这个纪元，真空本身含有巨大的能量。这个时期被称为宇宙的暴胀期，它导致宇宙呈指数级膨胀。在这个时期，量子的涨落会如何表现呢？它们也会在整个宇宙的级别上拉伸。

图片来源：Ned Wright 的宇宙学教程

暴胀将近结束时，这些涨落会在整个宇宙中发生均匀的拉伸，产生尺度不变的涨落频谱，这意味着会产生热点和冷点，它们在最小到最大的所有尺度上，分别对应密度较高和密度较低的区域。空间固有的能量转换成了物质、反物质和辐射，并引发炽热的宇宙大爆炸。

随着时间的推移，在引力和辐射压的相互作用下，宇宙中出现了由涨落导致的纹理：这些纹理就是我们看到的，烙在大爆炸余晖，也就是宇宙微波背景中的印记。

图片来源：NASA / WMAP science team

冷点的物质要稍多于平均值，热点的物质要稍少于平均值。因此宇宙中最大最“冷”的点会成长为最巨大、密度最高的星系团（甚至是超星系团），较小的冷点则会成长为较小的星系群甚至是单个星系。而热点会发生收缩，将它们所含的物质拱手相让给密度较大的区域，最后变成宇宙空洞，也就是那些星系非常少的空间区域。

总的来说，宇宙的结构变成了一张巨大的“蜘蛛网”，容纳了所有的星系团、星系群、视野星系以及空洞。

因此我们的本星系群是什么？它是从较小的“冷点”成长起来的，此处的物质密度只是稍高于平均值。而我们的近旁还有较大的冷点，那里生长出了狮子座星系群、室女座星系团，以及较远处的巨大的后发座星系团。

但是那些宇宙结构与我们都没有引力关联；本星系群的特殊性在于当宇宙膨胀时，我们这 50 多个后院星系共有的引力，战胜了宇宙的膨胀。而随着时间的推移，当暗能量将宇宙的其余部分推得更远时，其他所有星系团、星系群和星系最终将变得无法触及，只有本星系群内的一切会束缚得更加紧密。关键时刻出现在距今约 30 - 50 亿年后，届时，本星系群中最大的两个星系——银河系和仙女座星系——将会相撞、合并。

图片来源：NASA, ESA, Z. Levay 以及 R. van der Marel (STScI), T. Hallas 以及 A. Mellinger

只需几十亿年，本星系群就会整个融合在一起，成为一个单一的巨型椭圆星系。

其他星系呢？它们会加速而去，越来越快地离开我们。虽然整个宇宙中有数千万个这样的区域，但届时这两个外观难以描述的星系（以及其他大约 50 个较小的星系）实际上就将成为我们宇宙的全部，因为随着宇宙渐渐变老，巨大的椭圆星系——银河-仙女座星系——将成为唯一一个我们能够看到的星系。

下面图中的一切，所有我们今天见到的星系（图中每一个像素都是一个星系），都将从我们的视线中消失。

图片来源：Northern Galactic Cap from the SDSS-III release

所以振作起来吧！我们看似孤立的本星系群不仅为我们提供了如此丰富的元素、恒星、行星和有机物，使我们的存在成为可能，而且它实际上还将成为我们的整个宇宙。

图片来源：NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, 以及 P. Oesch (加州大学，圣克鲁兹), R. Bouwens (莱顿大学), 以及 the HUDF09 Team

我们能够确知我们从何而来，我们能够确知我们在哪里以及我们是什么，我们也将确知我们要面临什么。而这才是一件真正非凡的事情。