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科普知识:宇宙的边缘

2020-06-25 15:36

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贺俊杰/文

在古代人们对地球的理解是天圆地方,地面像一个平板,四角被四只巨大的乌龟托着,上面还有一只老鹰叼起来。

自从人类发现地球不是平的,是个圆球,地球并不是宇宙的中心,太阳也不是宇宙的中心之后,人类就多了这个问题: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,它是以什么样的形式存在着?

科学家们努力的寻找宇宙的中心,他们发现,银河系也不是宇宙的中心,它只是万亿个星系中的一个,而且是个小不点。

人们非常恐惧,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,已经能够看到远达四百三十亿光年的宇宙了。然而这一百三十亿光年,在整个宇宙而言只是一小步,从某种意义来说,连一小步都算不上。

边缘指的就是边界,在物理学中是一个专用名词。

人们通常说的“宇宙边界”,指的就是“界限”。

例如,二维球面没有边界,但是你的视野却有一个范围,于是存在一个界限。

我们的宇宙有这样一个界限,由于光速有限,宇宙的年龄有限,宇宙的空间在膨胀,我们所能看到的界限大约是半径400亿光年左右的一个球对称区域。

这个区域之外的光还没有传到地球,所以我们看不到。这叫做宇宙的视界。

在宇宙视界之外,空间是否会无限延伸,没人说得清。

但是,根据微波背景辐射的观测结果(宇宙空间的曲率为0),暂不排除这种可能。如果空间真的延伸到很远的地方,那么我们可以说可观测的宇宙的边界之外,还有很多“平行宇宙”。它们和我们之间没有办法交流,没有联系,所以是“平行的”。

那么宇宙到底有多大,有没有边缘?边缘的“外面”又是什么?又回到这个老问题上来了。

这个问题困扰着一代又一代的科学家,每个人的解释都不能让人信服。到底谁说得对?人们不得而知。

曾有一位天文学家提出了一个大胆的想法,他认为:其实宇宙就是一片海洋,诸多的星球是沙子,而无处不在的暗物质就是液态水,其边界就是码头,再往前看就是一块比宇宙不知要大上多少倍的陆地。

这位科学家还解释称,那块大陆就是传说中的神圣之地,宇宙中所有的星球都是从那而来的,而且外星生物很有可能就是生活在那一片土地上。

虽然以上的想法仅是一个猜测,但也并不是不可能的。

宇宙为何会形成,真的空间大爆炸所形成的结果吗?

宇宙的元点爆炸理论有它的缺陷,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。

那么怎样证实呢?

丁肇中博士说:“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啊。”

找不到反物质,就没有办法证实大爆炸理论是正确的。但愿科学家们能够继续努力,将科学推向一个更高水平,争取在五百年里可以一睹其真面目。

其实,还是回到爱因斯坦的宇宙无限理论上来。

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。但很不幸的是,直到今天,也没有获得足够的证据,证实这一研究成果的正确。

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。

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