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一個讓人頭痛的問題:宇宙有邊界嗎?如果有,邊界之外是什么?

發布時間:2019-11-18 10:39:35  作者:宇宙探索  來源:宇宙探索  閱讀:173

      有時,會有一個很大的觀點被提出,它會改變我們對自身的想法。1543年,Nicolas Copernicus證明地球并不是宇宙的中心。1920年代,哈勃看見宇宙中所有的星系正在加速遠離彼此,這讓人意識到宇宙并不是永遠不變的,而是創始于一個爆炸性的時刻,宇宙大爆炸。
      如今,我們面對另外一個里程碑式的改變,我們長久以來想象宇宙是無限大的,但現在很多宇宙學家認為,宇宙是有限的,其中一些人相信,他們知道宇宙的形狀。
      如果我們確實發現了宇宙的邊緣,我們必須面對另外一個非常具有挑戰性,令人不安的問題:邊緣之外有什么?
      首先我們知道的,是希臘的哲學之王名字叫Architus,他對于宇宙為何是無限的有一個論證,他說,如果我們來到宇宙的邊緣,射出一支箭,這支箭就會到達下一個“宇宙邊緣”,如此循環,得出宇宙必須是無邊的。
      Architus的想法是兩千年來科學家的教條,那就是我們的宇宙必須是無限大的,而且永遠存在。當時在這個教條被改變了,宇宙無限說存在一個問題,不止空間無限,而且時間也是無限,無始無終,我們擁有無限的星體,所以,如果宇宙是無限的,天空會全部是明亮的,但這并不是我們在晚上看到的,事實上,黑暗無處不在,我們會發現,我們并非處在一個無限的宇宙中生活。
      正是黑暗的天空啟發了一個關于宇宙的革命性的想法,那就是它不可能永遠存在。宇宙大爆炸,是我們能看見所有空間和物質的一刻,從無到有,從一點擴張開來。
      但是大爆炸理論對于天文學家探索宇宙的邊緣又衍生出一個問題,因為光需要時間穿越極大的空間,宇航員總是看到過去發生的事情,直到他們沒有時間了。所以當我們在晚上看星星的時候,我們看到的是許多年前的星星,然而我們再也看不到138億年前的星系,那就是大爆炸的余暉,宇宙背景微波輻射!
      它描述了一副宇宙外觀的圖,大約宇宙大爆炸40萬年后,宇宙充滿著熾熱的氣體,等離子體,光線其實不能去任何地方,所以我們不能再往回看了,就像我們不能看到太陽內部。
    一個讓人頭痛的問題:宇宙有邊界嗎?如果有,邊界之外是什么?
      宇宙背景微波輻射就像一個屏障,在那后面,可能有一個邊緣,或者,宇宙并不是永遠延伸。但無論我們的望遠鏡有多么強大,我們永遠看不到那個領域。
      但或許我們還有其他方法去探索是否我們的宇宙有一個邊緣。Janna Levin是個理論學家,他用復雜的數學模型去解決科學中最具挑戰的問題。相信我們都玩過很多游戲,在游戲場景中,當游戲中的人物到達最左邊,就會從最右邊出來,同樣的,當到達最上邊,就會從從下邊出來。
      如果我們的宇宙是有限的,科學家相信它的邊緣是有聯系的,那就是整個宇宙有點像一個巨大的游戲場面。就像一個大圓球,沒有人能找出它的邊緣在哪里,所以感覺就像它是無邊際,無限的,而當我們生活在這樣的宇宙里,我們不能走出去,因為沒有其他維度往下看著我們的三維空間的宇宙,所以那很難被觀察到!
    一個讓人頭痛的問題:宇宙有邊界嗎?如果有,邊界之外是什么?
      如果我們生活在一個宇宙立方體里面,有個方法可以讓我們探索宇宙的邊界,不是用飛船飛越它,而是站著不動看著光線,就像它包裹著宇宙。如果宇宙像一間房子那么大,而你拿著燈籠站在中間,光線往你身后照射出去,透過一扇墻,從另一面射進來,你會在你前面的墻看見你后面的影像,這房間明顯覆蓋著鏡子,無論你看那扇墻,你都能看見自己的影像。
    一個讓人頭痛的問題:宇宙有邊界嗎?如果有,邊界之外是什么?
      當我們抬頭看星空,我們看不見這種玻璃大廳。空間太大了,光線需要幾十億年才能在宇宙來回一次,空間和時間在這種宏大的尺度里,意味著鏡子里的影像不再一樣。如果我們能呆在一個30光年寬的玻璃大廳里,我們看到的是30年前的自己。
      我們的銀河系大約存在有130億年,幾乎和宇宙一樣久遠,或許有一個遙遠的銀河鏡像躲藏在夜空里。假設能看到它50億或者100億年前的樣子,我們如何能認出它年輕時候的樣子?
      想象一下,如果整個宇宙就像一間房那么大,而空間能頭尾相連地卷起來,那么每扇墻都是能通過對面的通道,往周圍看,我們會看到自己的影像,就像在水晶里被多重復制,而且每個版本都能往回追溯一些。
      愛因斯坦的相對論顯示出宇宙是一種有彈性的類纖維結構,物質和能量都會影響它,愛因斯坦想象宇宙是一張平滑的毯子,無限延伸,但不表示它不能是有限的,而且是頭尾連接卷起來的。
      當發現地球是圓形之前,人類也一度有這樣的疑問:地球是否是無限的?如果是有限的,地球的邊緣會是什么,一直走到邊緣會不會掉下去?而如今我們知道地球是圓形的,是有限的,沒有所謂的邊緣。但上升到空間更大的宇宙,也會像地球一樣,是有限的嗎?
      目前的所有理論只是猜測,因為宇宙實在太大,遠遠超出了人類可觀察范圍,人類不可能像麥哲倫環游地球一樣去環游宇宙,發現又回到了出發的位置證明宇宙真有限的。所有的不解或許都緣于人類本身生活在宇宙中,而不能走出宇宙,所有觀察的事物都是片面的,或許存在更高的維度,當我們在高一級的維度里重新觀察宇宙,會恍然大悟原來宇宙是這樣的。但無論如何,人類智慧是無窮的,我們會不斷挖掘更深的理論和更多的奧秘!
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