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宇宙之外是什么?5种科学假说帮你脑洞大开!

2019-02-20

根据宇宙大爆炸理论,我们的宇宙诞生于137亿年前,是由一个奇点爆炸而产生。从那时起,我们的宇宙就在不断的膨胀之中,科学家观测发现宇宙的膨胀速度超过光速,到现在为止我们的可观测宇宙已经达到直径920亿光年的范围。既然是爆炸产生,那么它就有起点,也有边界,就像吹一个气球,这个气球所膨胀的范围,就是我们宇宙的范围,而这个气球之外,就是宇宙之外。那么在我们这个宇宙之外,究竟是什么呢?是虚无还是有别的什么东西?针对这个问题,科学家们提出了5种假说,今天我们就一起来了解一下这5种假说,一起来探索宇宙之外!

宇宙大爆炸示意图

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可观测宇宙的范围是920亿光年,也就是说即使以光的速度航行,也要经过920亿年才能到达宇宙的边界,而光速是30万千米/秒,光航行920亿年,这个巨大的尺度是我们无法想象的。科学家们是通过观察宇宙中天体发出的光线,来观察宇宙,而宇宙之外,没有任何光线,因此我们无法直接观察到那里的情况,对于宇宙之外,科学家们只能做出一些符合科学逻辑的假想。

Q版宇宙

第一种假想多元宇宙(平行宇宙)论。多元宇宙是一个理论上的无限个或有限个可能的宇宙的集合,包括了一切存在和可能存在的事物:所有的空间、时间、物质、能量以及描述它们的物理定律和物理常数。多元宇宙所包含的各个宇宙被称为平行宇宙。

20世纪中期,物理学家在观察量子的时候,发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成,所以有科学家推测既然每个量子都有不同的状态,那么宇宙也有可能并不只是一个,而是由多个类似的宇宙组成。打个比方,这个宇宙的你,点开了这篇文章进行阅读,而另一个宇宙的你则选择了看电视,因此两个宇宙的你将展开两条不同的故事线。当然,这只是一个简化至极的比喻,而实际上量子的不确定性可能导致我们有无数多个平行宇宙。

量子宇宙似乎充满了随机性。你能接受现在的你,只是所有随机性中的一种吗?这似乎带着一种宿命的调调。

延伸阅读:有很多影视作品,以穿越平行宇宙为主题,进行了故事上的探索。例如《蝴蝶效应》《前目的地》《彗星来的那一夜》等等,我们真的可以穿越平行宇宙吗? 在那里,逝去的挚爱仍然还在,某个不可挽回的错误还未曾发生……

根据爱因斯坦的相对论,我们处于一个连续的时空平面上,但这个平面并不是平整的,而是可以弯曲的,它会被引力所弯曲,引力越大,其弯曲程度就越大,在这个引力达到某一极限之后,我们这个时空平面,就有可能被扯出一个洞,而这个洞就是我们常听说的虫洞,通过虫洞我们可以穿越到不同的时空。

引力弯曲时空平面

虫洞示意图

黑洞是目前已知引力最大的天体,那么它的引力是否可以大到具有穿越时空的能力呢,有人认为黑洞有可能是穿越时空的通道,但我们却无法证实这个理论,因为在我们通过黑洞的事件视界(请百度)时就会被巨大的引力潮汐撕得粉碎。想像你像一块儿口香糖一样被拉扯撕裂,直至变成最小的粒子。但在很多电影中我们可以看到这样的剧情,例如在星际穿越中,男主角通过黑洞进入了五维时空。

星际穿越中的黑洞

第二种假想:多维度宇宙论。

这一假说的基础,是理论物理学界著名的弦理论。什么是弦理论?这个怕是几万字都解释不清楚,大家可以自行百度,但弦理论的一个基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子,而弦理论确信至少需要十个维度才能建立一个理论框架,让引力与量子力学互相兼容。

振动的弦

弦理论科学家假定,我们这个宇宙中所有粒子都被局限在一个四维的膜宇宙中,而膜宇宙又漂浮在一个更高维度的体宇宙里。从弦理论中延伸出来的膜理论认为空间最高维度可达11维。不同维度之间包括光在内的所有物质,能量不会互相影响或干扰,只有几种特殊的粒子可以从膜宇宙中穿入穿出,其中最出众的就是引力子和惰性中微子。

膜宇宙示意图

膜宇宙示意图

而我们之所以看不到那些额外维的时空,科学家们普遍认为是因为额外维全部被卷曲到一个小尺度的空间中,余下四维几乎是平坦的,这四维就是可以被我们感知的我们的宇宙。不同纬度的膜宇宙之间有可能是平行,交叠,互相包含的。现在伸出你的手想象一下,你有可能正在触摸一个十一维的空间,只是你感觉不到它。

之前我们提到,引力是可以跨越维度传导的,还记得《星际穿越》里的一段剧情吗?墨菲的父亲在黑洞中的五维时空里向墨菲传递信息,用的就是引力。一段看似平常的剧情里,却蕴含丰富的科学理论内涵,不得不佩服好莱坞的匠心独运。

墨菲父亲在五维时空通过引力向她传递信息

这一假说的产生,也为我们解释宇宙暗物质及暗能量的来源,提供了一种可能性。在小编的上一篇文章中,我们了解到,根据科学家的计算,我们宇宙中所存在的引力,超过85%是由我们目前无法观测到的暗物质所提供,那么,暗物质是否就是我们无法观测到的额外维时空呢,而这些多出来的引力正是由这些额外维时空穿越而来。这似乎是一个非常合理的解释。

宇宙中各物质成分所占百分比

第三种假说:多重宇宙论

这个假说比较好理解,就是说宇宙有很多个,我们只不过寄居在其中一个而已。关于这个假想,霍金提出了一个非常形象的比喻,他说:“ 宇宙的起源有点像沸水里的泡泡,许多小泡泡出现,然后消失。这就是宇宙的膨胀和坍缩。之前有很多宇宙都消失了,当这些小泡泡膨胀到一定的尺度,可以安全地逃避坍塌时,就形成了我们今天的宇宙”。这些宇宙之间的物理规则是完全不同的。

泡泡宇宙

这些宇宙泡泡,可能像小皮球一样,互相碰撞摩擦挤压,想要证实这个理论,我们就需要找到我们这个宇宙在跟其他宇宙“亲密接触”时,留下的痕迹。通过普朗克天文望远镜的数据,科学家发现,我们的宇宙微波背景辐射(请百度)存在不均匀的现象,有科学家认为,这种不均匀,就是其他宇宙对我们这个宇宙的牵引造成的,是其他宇宙存在的证据。打个比方,我们在一个气球上画上平均分布的点,然后吹起它,假若没有外力的影响,那么不管气球怎么膨胀这些点的分布都应该是均匀的,倘若这些点出现了不均匀的现象,那么一定是有外力介入了。

宇宙微波背景辐射图

科学家普遍相信,我们的宇宙,最终会走向死亡,对于多重宇宙的研究可能在极其遥远的未来,会将未来的智慧生物从宇宙的死亡中解救出来---穿越到另一个宇宙。

第四种假说:它并没有一个确切的名字,我们姑且称之为多层宇宙论吧。

顾名思义,这个理论认为,宇宙是一层套着一层的,我们的宇宙,只是一个更大宇宙中的子宇宙,而这个更大的宇宙又被包裹在另一个更大的宇宙之中,如此一层套着一层永无止境。

多层次宇宙

并且一个母宇宙中可能包含着多个子宇宙。而这个母宇宙又与其他母宇宙一起被包含在更大的母宇宙中。家里有俄罗斯套娃的朋友可以拿出来看一下,这就是一个非常形象的多层宇宙模型。

多层次宇宙示意图

俄罗斯套娃很像多层次宇宙

第五种假说:“乌龟塔”假说

在霍金的《时间简史》中,讲述了一则他的朋友科学家伯特兰·罗素的故事,罗素曾经做过一次关于天文学的讲演,在演讲中,罗素向他的听众详细描述了地球是如何围绕太阳运动,以及太阳是如何围绕着我们称之为星系的巨大恒星群的中心而不断运动的“常识”。就在罗素演讲结束以后,一位坐在房间后排的老妇人站起来对他说:“年轻人,你讲的这些全是废话。”

罗素忙问何故,并谦虚地询问自己到底错在哪里,老妇人说:“宇宙并非如你讲的那样,这个世界实际上就是一块平板而已,这快平板则是驮在一只大乌龟的背上。”罗素则继续道:“那这只乌龟是站在什么上面的呢?”老妇人信心满满地说道:“你很聪明,年轻人,的确很聪明,但你要知道,这可不是一只乌龟,也不是两只乌龟,甚至说也不是几只乌龟,而是一只驮着一只、一只驮下去的乌龟塔啊!”---《时间简史》霍金

霍金时间简史

无独有偶,在印度,地球是被描写成为驮在6只大象的背上,而地域则是由停留在蛇上的乌龟所支撑。在中国,我们也有类似的描述,共分为三十三层或三十六层,每一层都有自己的名字,每一层世界居住着不同的种群,每一层宇宙有不同的规则(这部分小编不方便细说,有兴趣的可自行百度相关文献)。所谓一花一世界,一树一菩提。

好了,今天的分享就到这里,感谢大家的支持,欢迎大家在评论区留言讨论,还没关注小编的,记得点关注噢,每天都会更新奇闻异事科学秘闻。

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