根據(jù)科學(xué)家目前的估算,我們能夠觀測到的宇宙范圍,其半徑大約是465億光年,這意味著,從地球的視角出發(fā),我們所能窺探的極限,構(gòu)成了一個(gè)半徑465億光年的巨大球體。這個(gè)被稱為“可觀測宇宙”的空間內(nèi),包含了至少2萬億個(gè)星系,每個(gè)星系又擁有數(shù)千億顆恒星。
然而,這個(gè)驚人的數(shù)字和廣闊的范圍,并非宇宙的全貌。它的邊界不是物理意義上的終點(diǎn),而僅僅是我們視野的盡頭。
465億光年之外的宇宙依然存在,只是從那里發(fā)出的光,在宇宙誕生至今的138億年時(shí)間里,還沒有足夠的時(shí)間抵達(dá)地球。更重要的是,由于宇宙空間自身的膨脹,那些遙遠(yuǎn)的星系正在以超光速的速度遠(yuǎn)離我們,它們發(fā)出的光或許將永遠(yuǎn)無法跨越這段被拉伸的時(shí)空,到達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡中。
那么整個(gè)宇宙的終極邊界究竟是什么?
宇宙之外又是何種景象?
第一種設(shè)想,也是最符合我們直覺的觀點(diǎn),即宇宙是無限的,這個(gè)模型簡單而宏大:宇宙沒有盡頭,空間就像一張無邊無際的巨大畫布,向四面八方無限延伸。無論你朝著任何一個(gè)方向前進(jìn),以多快的速度航行,你都永遠(yuǎn)無法抵達(dá)一個(gè)所謂的“終點(diǎn)”或“邊界”。
在這種情況下,“邊界”這個(gè)概念本身就失去了意義。宇宙是一個(gè)無限的舞臺(tái),我們所知的星系、星云和所有天體,只是這個(gè)無限舞臺(tái)上的一小部分。這個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為,我們所觀測到的宇宙之所以看起來均勻且各向同性,是因?yàn)樵谝粋€(gè)無限的空間里,任何一點(diǎn)都可以被視為中心。
這個(gè)模型雖然在哲學(xué)上引人入勝,但也帶來了一些難以驗(yàn)證的推論,例如在一個(gè)無限的宇宙中,任何有限概率的事件都必然會(huì)發(fā)生,甚至?xí)貜?fù)發(fā)生無數(shù)次。這意味著在遙遠(yuǎn)到我們無法觀測的地方,可能存在著另一個(gè)地球,甚至另一個(gè)一模一樣的你。
第二種設(shè)想,也是在現(xiàn)代物理學(xué)中被廣泛探討和接受的一種可能,即宇宙在體積上是有限的,但它卻沒有邊界。這個(gè)看似矛盾的概念,源于愛因斯坦的廣義相對論,它告訴我們,物質(zhì)和能量可以使時(shí)空彎曲。
為了理解這個(gè)概念,我們可以進(jìn)行一個(gè)降維的類比。想象一下,我們是生活在一個(gè)巨大氣球表面的二維生物。對于我們來說,這個(gè)氣球的表面就是我們的整個(gè)“宇宙”。我們可以向任何方向前進(jìn),但無論走多久,我們永遠(yuǎn)不會(huì)遇到一個(gè)“邊緣”或“盡頭”。如果我們一直朝著一個(gè)方向走下去,最終會(huì)發(fā)現(xiàn)自己繞了一圈,回到了出發(fā)點(diǎn)。對于這個(gè)二維宇宙來說,它的面積是有限的,但它卻沒有任何邊界。
現(xiàn)在,讓我們將這個(gè)概念升維到我們所處的三維空間。愛因斯坦等人提出,我們的宇宙可能就是一個(gè)類似于四維空間中的三維球面。在這個(gè)模型中,宇宙的總體積是有限的,但對于生活在其中的三維生物來說,我們無法感知到那個(gè)額外的維度,也永遠(yuǎn)走不到它的邊界。如果我們駕駛一艘宇宙飛船,沿著一條直線一直向前飛行,我們最終將會(huì)環(huán)繞整個(gè)宇宙,從我們出發(fā)點(diǎn)的另一側(cè)回來。
這個(gè)宇宙的形狀,取決于宇宙中的物質(zhì)和能量總密度。根據(jù)廣義相對論,如果宇宙的密度大于一個(gè)臨界值,宇宙的時(shí)空曲率為正,它就是一個(gè)閉合的、有限無邊的球形宇宙。如果密度小于臨界值,它就是一個(gè)開放的、無限的馬鞍形宇宙。而如果密度恰好等于臨界值,宇宙就是“平坦”的,如同我們直覺中的無限平面。
目前的觀測數(shù)據(jù),例如來自宇宙微波背景輻射的研究,顯示我們的宇宙極其接近平坦。但即便是一個(gè)平坦的宇宙,也可能在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上是閉合的,例如像一個(gè)三維的環(huán)面,你從一邊出去,會(huì)從另一邊回來。
最后一種猜想,或許是最大膽、最顛覆認(rèn)知的一種,它認(rèn)為我們的宇宙并非獨(dú)一無二,它僅僅是無數(shù)個(gè)宇宙中的一個(gè)。這個(gè)被稱為“多元宇宙”或“多重宇宙”的設(shè)想,主要源自于宇宙暴漲理論。
暴漲理論是為了解釋大爆炸模型中的一些疑難問題而提出的,它認(rèn)為在宇宙大爆炸之后的極早期,宇宙經(jīng)歷了一場極其劇烈、呈指數(shù)級的加速膨脹。在這個(gè)被稱為“永恒暴漲”的模型中,暴漲的過程并不是在所有地方同時(shí)結(jié)束的。空間中的某些區(qū)域可能會(huì)停止暴漲,形成一個(gè)像我們這樣的宇宙,而周圍的廣闊空間則繼續(xù)以驚人的速度膨脹。
在這個(gè)過程中,那些停止暴漲的區(qū)域就像是沸騰的水中不斷產(chǎn)生的氣泡,每一個(gè)“泡泡”都是一個(gè)獨(dú)立的宇宙,擁有自己的一套物理常數(shù)和法則。我們的宇宙,就是這片無垠的“超空間”中無數(shù)個(gè)泡泡宇宙中的一個(gè)。
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