在过去的上千年里,人类一度认为地球就是宇宙的中心,夜晚的星星和白天的太阳都围绕着地球旋转。
当人类发明了望远镜,甚至走出地球后,才终于发现在地球之外是更加浩瀚的宇宙空间,在这其中包含了上千亿颗恒星和无数的行星,而地球和人类乃至整个太阳系都渺小连尘埃也算不上。
虽然人类目前的科技暂时无法到达更广阔的星际空间,但太空望远镜让我们得以向更浩瀚的宇宙看一眼,哈勃望远镜在太空中工作了二十年之久,带给了我们许多震撼的影像。
在这张仅有3角分,只占全天空一千两百万分之一的图像里,包含了上万个像银河系一样的星系,目前的可观测宇宙达到了930亿光年,但这个宇宙范围只是人类能够观察到的范围,根据宇宙大爆炸理论,宇宙目前还在加速膨胀,其边缘的膨胀速度已经到达了光速。
所以人类已知的宇宙范围很可能只是整个宇宙的冰山一角,在那之外还有更加浩瀚的空间存在。
那么真实的宇宙究竟有多大?
它存在边界吗?
假如存在边界,在边界之外又是什么呢?
我国古代典籍《尸子》中曾对宇宙这样描述:四方上下谓之宇,往古来今为止宙,意思是宇宙即为无穷无尽的古往今来和无边无际的四方上下。
无独有偶,爱因斯坦也认为宇宙即是时间和空间的集合,所以从这个观点来看,只有时间和空间同时存在的宇宙才有意义,既然想探寻宇宙的边缘,就要先找到宇宙的开端,即时间和空间的起点。
目前主流的科学理论认为,宇宙诞生于一场138亿年前的奇点爆炸:在虚空中,存在着一个密度和质量无限大,温度无限高,但体积无限小的奇点。
从它爆炸的那一刻起,空间和时间诞生,物质起初以电子和光子的形式存在,待温度冷却后逐步形成原子和分子,最后演化成了我们现在看到的宇宙,这就是宇宙的开端,而在这之前,没有宇宙也没有时间和空间。
日本物理学家加来道雄曾对奇点大爆炸之前的状态做出过描述,他认为可以把这理解成绝对意义上的无,没有时间没有物质,这样的一个宇宙我们很难想象出它是什么样子。
找到了开端,那么终点也就是边缘在哪里?
按照宇宙大爆炸理论,宇宙很可能不是平坦的,而是存在巨大的时空扭曲,这就像我们在地球上可以朝任意一个方向行走一样,但由于地球是球形的,按照直线在表面行走,我们永远不可能走出地球,宇宙也是同样的道理。
甚至按照人类目前的科技水平和对宇宙的认知来看,讨论宇宙的边缘似乎是一个伪命题。
因为就我们目前观测到的宇宙来看,宇宙存在各向同性的原理,什么是各项同性呢?
从易于理解的角度来说,不管我们从哪个方向观察宇宙,看到的宇宙几乎都是相同的,从地球上观察宇宙,宇宙的直径为930亿光年,假如我们从火星上看,甚至从银河系中心看,得到的结果也同样是930亿光年的直径。
这说明宇宙不存在中心,也不存在边界,但宇宙不是一直在膨胀吗?
它在往哪个方向膨胀呢?
其实宇宙的膨胀并非按照某个直线为中心,像点爆竹那样有方向的前进,它膨胀的全貌更像是一个没有闭端的扩音喇叭,或者说像一个缓缓被吹大的气球,气球上的每个点都在均匀地向外膨胀,每个点都是中心,所以既不存在边缘,也没有“宇宙之外”的概念。
不过,宇宙大爆炸理论也并非完美的。或许有一天它会被推翻,就像哥白尼推翻地心说一样。
霍金曾认为,或许我们的宇宙是“众多泡泡里的一个”,泡泡宇宙观主张在宇宙保障阶段,诞生出了许多宇宙泡泡,有的泡泡停止了膨胀,变成了静止宇宙,而有的还在膨胀,比如人类所在的宇宙。
而我们恰好处于这个泡泡的中心,所以能观察到宇宙在膨胀。
在这个泡泡之外,还有无数个泡泡,即无数个平行宇宙,每个平行宇宙都是单独的存在,都有自己特定的物理法则。
除过宇宙大爆炸理论之外,泡泡宇宙观也得到了一些认可,部分在科学家似乎找到了宇宙碰撞过的痕迹,比如有着10亿光年的波江座空洞,按照正常宇宙密度来估算的话,这个范围内最起码有上百亿个星系,但实际上却只有100个星系。
科学家认为,或许是我们的宇宙和另外的宇宙发生了碰撞,最后形成了如此大的空洞。
对于人类来说,宇宙的起源和宇宙的结局目前还是终极难题,或许我们永远找不到答案,但永远不会停止探索。
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