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宇宙到底有多大,有没有边缘?边缘的“外面”又是什么?

世界奇异丁档案  2019-05-18


自从人类发现地球不是平的、地球也不是宇宙的中心、太阳也不是宇宙的中心之后,就多了这个问题:宇宙到底有多大,有没有边缘?边缘的“外面”又是什么?这个问题困扰着一代又一代的科学家和学者,每个人的解释都不能让人信服。到底谁说得对?宇宙的边界到底是什么样的,它又以什么形式存在?

古时候的中国,人们对大地的理解是,一个巨大的平板,四角被四只巨大的乌龟托着,最上面还有一只老鹰叼起来。而外国人的理解也差不多,只是乌龟换成了巨兽,老鹰变成了天使。

直到亚里士多德从月亮的弧形缺口推断出地球是圆形这一概念,但基本没人信,所有人都觉得我们站的地方是平的,怎么可能是个圆形?但在两千两百多年前,古希腊的大天文学家埃拉托斯特尼就用更科学的方法证明了地球是圆的,而且还根据正午射向地球的太阳光和两个观测地点的距离,首次算出地球的周长。

二百六十多年前,德国著名大哲学家康德提出了太阳系存在的假说,这位哲学家同时也是天文学家,他的假说在拉普拉斯出书之后才被证实。人类的眼光越来越远,从开始接受地球是圆的,到接受地球不是宇宙的中心,最后知道太阳居然也不是宇宙中心。

又过了三十年,天文学家赫歇尔用一种叫“恒星计数法”的方法提出了银河系这一概念,但他认为太阳处在银河系的中心。一百三十年后,沙普利用更科学的方法得出结论,说太阳系并不是银河系的中心。但人们又发现,银河系这个拥有一千两百多亿颗恒星的庞然大物,竟然也不是宇宙的中心!

科学家们继续寻找宇宙的中心,他们陆续发现,银河系是处于一个叫“本星系群”的更大家伙之内,这个大家伙是由五十多个和银河系差不多的星系组成。可这个本星系群又属于室女座超星系团,而室女座超星系团也不是宇宙中心……

人们越来越恐惧,是对未知空间的那种无知的恐惧,没有人知道,这个我们称为宇宙的东西到底有多大。在科学如此发达的现在,人们用最先进的空间望远镜“詹姆斯·韦伯”号对宇宙进行射电观测,已经能够看到远达一百三十亿光年的宇宙,而整个宇宙的年龄也只有一百三十七亿年。

从认为地球是平的,到知道宇宙的年龄和大爆炸学说,人们已经不满足于现在的知识,而是提出了这个永远没人能解答的问题:宇宙到底有多大?它的边界又在哪里?

最小到底有多小,最大到底有多大,对于宇宙来说,其实这本身就是一种不太明显的逻辑错误。无限是不可能用有限来衡量的,所以有人提出,关于宇宙到底有多大,这就像问“一条直线的体积是多少”那么可笑。宇宙到底有多大?对于这个问题,从古至今谁也解释不清,也没人能给宇宙的大小下一个准确的定义。目前最有科学性权威的答案,也只能探测到一百三十亿光年的宇宙空间,再遥远的空间是什么样子,就只能靠人类自身的第一智慧“想象”来结合科学理论画出宇宙模式了。

大科学家爱因斯坦说过,宇宙是一个无限大的宏观空间,要想了解这个无限大的宏观空间,就必须先用“相对论”去寻找一个与“无限大”相对的“无限小”微观空间。可这个“无限小”的微观空间在哪儿呢?

其实很容易找到,在我国古代,就有关“天有九层天,地有九层地”的传说。这句话说明了天地间大小是对称

的,在大地上肯定还包含着一个“无限小”的微观空间,它和“无限大”的宇宙相互对立而存在。毫无疑问,这个对称点肯定在“地心”的某处,地球的最中心点应该是由最普通物质元素的“原子”为代表,这个“原子”和其他任何元素的“原子”都一样,并没有什么特别之处。

2011年10月,诺贝尔物理学奖获得者、美国麻省理工学院著名华裔教授丁肇中在山东大学召开了媒体见面会,有几十名记者围坐在圆桌旁,陆续向他提出很多问题。

身穿深蓝色西装外套搭配青绿色领带、年逾七十的丁肇中说话简单直率,对记者提出的科学问题基本上是有问必答。在整个采访过程中,最让丁肇中感兴趣的话题显然还是他的老本行:未知的宇宙。

“我一直认为研究宇宙的起源非常重要,我把十余年的心血都投入在阿尔法磁谱仪实验上,这个实验我已经做了十六年。在这个时间里,我其他什么事都不做,我一向认为,集中所有时间做一件事才有成功的可能。”丁教授说。

2011年5月16日,阿尔法磁谱仪随着美国“奋进”号航天飞机升上太空,用来寻找反物质组成的宇宙,还有暗物质的起源。这被认为是继人类基因组计划、国际空间站计划和强子对撞机计划后的又一大型国际科技合作项目,该项目负责人就是丁肇中教授。

早在1976年,丁肇中就因为发现了构成物质的第四种基本粒子J粒子而获得诺贝尔物理学奖,到了1995年,丁肇中的研究又伸向另一个领域:利用国际太空站来侦测宇宙反物质。转眼十六年过去了,丁肇中依然站在宇宙科学的最前沿进行研究着。

在媒体见面会上,有记者提出了时下最时髦的“宇宙大爆炸”理论,丁肇中回答:“如果能够找到反物质,就是对宇宙大爆炸理论的最好证明,可是我们现在还没有找到。”

就像历史学家那样,宇宙学家已经意识到,开启未来的钥匙就在于过去,那么宇宙的起源到底是什么?如果根据“宇宙大爆炸”理论,宇宙是在约一百四十亿年前,由一个非常小的“奇点”爆炸而形成的,这个理论虽然没有被直接证明,但大多数的顶尖科学家都承认,比如物理学天才霍金。

丁肇中说:“宇宙大爆炸以前的空间全是真空的,真空里面什么也没有,大爆炸后才产生了正物质和反物质,否则不可能加起来为零。在银河系里,我们知道并没有反物质,因为反物质和正物质相撞会产生大量的光,但我们没找到这种光。”

“可是宇宙中有一亿多个银河系,我们这边没有,并不代表其他地方也没有。阿尔法磁谱仪实验就是要寻遍所有的银河系,一直找到可见宇宙的边缘,来寻找反物质。如果真的找不到反物质,那大爆炸理论就要引起怀疑了。”他又补充道。在科学面前,无疑充满了很多个未知数,路也是很艰难的,丁肇中曾经这样解释他所做的实验:“我的实验就像是在北京下了一场倾盆大雨,如果一百亿个雨滴中只有一滴是彩色的,我们就是要把这滴给找出来。”

就在2011年9月,欧洲核子研究中心正式宣布,他们发现了一部分中微子的速度比光速还快的现象,这在科学界引起轩然大波。一旦有物质超过光速的现象得到证明,那么爱因斯坦的相对论就有可能是错的,也会改变人类对宇宙的认知。

很多人都对宇宙的边界做过猜想,有人说:“太阳系就是一个原子,银河系就是一滴水珠,而地球可能只是个细胞核而已。”

哈佛大学的工程物理学家布斯·查尔顿有个著名的“宇宙平行理论”,就像哲学中提到的“中国盒子”那样:两个盒子互相套着,里面的盒子也是外面的盒子。他还说:“就算有那么一天,假如人类真有了穿越宇宙的能力,宇航员在那瞬间可能会发现,他正在从两粒水分子之间费力地爬出来。人类如果想利用速度这种东西来穿越宇宙的话,就像一只绕着纽约公园某棵大树转圈的苍蝇,它飞来飞去好几天,就以为到了夏威夷呢!”

科学家们普遍认为,宇宙是有限而无界的,它就像一个气球,我们都处在球体内部,这个球体空间是有限的,但我们永远走不到它的边界,就像在地球表面永远走不到头一样。而在宇宙中飞行,就算已经到达宇宙的最远处,我们也飞不出宇宙,因为空间本身就是扭曲的。就算一直朝相同的方向飞行,在这个扭曲空间中,飞行路线在其他空间看来也是弯曲的,只不过是在宇宙最远处环绕飞行罢了。在宇宙的内部飞行,不管朝哪个方向,不管有多快,最终都会回到出发点。

可问题又出来了,就算宇宙和时间空间都是圆形的,但这个圆也有边界,那么圆之外的地方又算不算是宇宙?看来,我们这些普通人的思维,是无法解释科学家们的大脑的,也许在几千年之后的地球,人类才能发达到可以了解宇宙的边界到底是什么了吧!

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来自:修心and慎行  > 宇宙/自然
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