當前位置:菜譜大全網 - 養生課堂 - 妳有答案嗎?困擾天文學家多年的問題:宇宙之外是什麽?

妳有答案嗎?困擾天文學家多年的問題:宇宙之外是什麽?

我們穿衣服,衣服分正反兩種。當我們拿起壹個包時,我們必須打包東西。這個包包也分內外。在我們的生活中,所有我們能看到和觸摸到的東西都有積極的壹面和消極的壹面,所有的容器都有內部和外部。但這個世界有壹個例外,既不是內在的,也不是外在的,那就是我們生活的宇宙。

現在人們常用宇宙來代表地球大氣層之外的廣闊空間。我們對這個空間知之甚少,甚至人類現在能到達的最遠距離也不過是離開太陽系而已。

人類對宇宙的研究僅限於觀察。我們可以用光學望遠鏡看到所有能向地球傳輸光線的天體,用射電望遠鏡探測所有天體發出的不可見電磁波,甚至用衛星探測器收集宇宙的微波背景輻射。

無論我們用哪種方法,都無法真正看到宇宙的外部。人類哈勃體積的直徑只有930億光年。宇宙的觀測之外壹定有很多空間,但是我們根本看不到,所以我們無法知道再往前走會不會有宇宙的邊界。

理解壹個事物或現象的最好方法是觀察。人類通過觀察和實驗,了解宇宙的各種未知。當我們永遠無法觀察到壹個現象時,我們所能做的就是根據現有的條件進行推測。

首先,我們應該都非常熟悉壹個宇宙誕生的理論——大爆炸理論。在這個理論中,宇宙原本是壹個質量無限大、體積無限小的奇點。有壹天,這個小點被自己的壓力壓垮了,爆炸了。

在奇點爆炸之前,沒有活動的物質,沒有物質的變化,所以也就不會有自然時間,因為時間其實是我們感知到物質的變化之後才會產生的概念。

爆炸之後,宇宙在極短的時間內發生了巨大的變化。這時,宇宙的直徑已經擴大了很多。膨脹之後,在強大的能量沖擊下,無數正反物質開始出現。

理論上,正負物質都是成對出現的,所有的正負物質在碰撞時都可以還原到原來的能量。但由於壹點意外,出現了更多的正物質,從而形成了現在我們眼中以物質為主的宇宙環境。

大爆炸之後,宇宙的溫度開始下降,能量轉化而來的正負物質開始向四周擴散,宇宙的範圍在逐漸擴大。

在我們的觀念中,世界上所有的現象都應該是可重復的。既然有壹個奇點可以通過爆炸演化成我們現在的宇宙,那麽宇宙之外應該還有另壹個甚至無數個奇點反復爆炸。

於是這無數個爆炸的奇點形成了宇宙,可能和我們現在的宇宙完全不同,甚至可能有完全不同的物理規則,當然也可能和我們的完全壹樣。

然而,多元宇宙無法合理解釋宇宙之外是什麽,因為它實際上只是壹個玩偶般的答案,最終不可避免地需要我們研究“多元宇宙之外是什麽”這個問題。

壹些科學家認為,宇宙的大小和質量是有限的,但它不會有邊界。這種說法比較難理解。

簡單來說,BIGBANG的方向壹開始就是360度無死角,所以物質就像吹泡泡壹樣,以奇點為中心,以球體的形式向外膨脹。例如,這可能就像吹氣球壹樣。

事實上,我們生活的地球也可以近似視為壹個沒有邊界的有限大小的存在。我們從地球上的任何壹點出發,朝著壹個方向前進,最終在壹次環球旅行後,我們會回到原點。這個所謂的無邊界理論大概就是這個意思,但問題是地球其實是有邊界的,邊界在大氣層之上。

膨脹的氣球也有邊界。氣球表面往上走就是宇宙的邊界。那麽在這個未膨脹的宇宙中,哪個方向是向上的呢?這個問題沒人能回答。

在著名的超弦理論和M理論中,有壹個解釋宇宙存在形式的分支,就是電影宇宙學。電影宇宙論認為,我們存在的宇宙,其實就像是鑲嵌在更高維度的電影中的壹顆珠子。

對於這部電影來說,我們的宇宙只是它的基本粒子,所以這部電影中有無數個和我們的宇宙幾乎甚至相同的三維宇宙。

這其實是多元宇宙理論的升級版。唯壹不同的是,所有的宇宙都存在於壹個更高維度的空間,而不是同壹個三維空間。在膜宇宙中,如果能突破宇宙的邊界,就能進入更高維度的世界。

根據科學家的觀測,認為宇宙的壽命應該是654.38+03.73億年左右。但是從直徑為930億光年的哈勃體積中,我們可以很快得出壹個結論:宇宙的擴散速度超過了光速。

但是我們也知道,粒子和有質量的物質永遠不可能達到光速,更不用說超越了它。宇宙之所以膨脹得比光速還快,其實是因為,其實並不是宇宙的物質在以超光速遠離我們,而是天體之間的空間在以極快的速度膨脹。

在愛因斯坦的廣義相對論中,宇宙的空間不是直的,可以扭曲和拉扯。例如,太陽附近的空間由於太陽本身的重量而彎曲變形。

這個變形的空間就像壹塊被石頭砸沈的拉伸的床單。當其他物體進入這個窪地時,所有物體與太陽之間會有壹個相對速度。

所以這些物體會壹直沿著凹陷的內壁,圍繞凹陷中心的太陽旋轉。因為太空中的摩擦力幾乎可以忽略不計,所以太陽周圍的行星可以保持幾百億年的旋轉,而不會落入凹陷的中心。

本來空間是平的,但是只要空間裏有物質,周圍的空間就會彎曲,而BIGBANG讓物質出現,同時空間也變得曲折。

那麽首先我們可以得到壹個答案,那就是在宇宙爆炸產生的物質尚未到達的空間中,如果存在空間,那麽這個空間至少是直的。

如果沒有空間,答案更簡單,會說明宇宙是有邊界的,宇宙中所有的物質都無法跨越這個邊界。即使宇宙物質的擴散可能使邊界後退,邊界還是會存在。

世界分為兩個世界:邊界後面有物質的空間和沒有物質的世界。所以我們只能說宇宙之外什麽都沒有,甚至可以說宇宙沒有外部,因為我們無法理解壹個沒有空間和物質的世界是什麽樣子的。

當然,科學家還是更傾向於宇宙之外有空間。當物質擴散到這些平坦的空間時,宇宙就會變得扭曲。

上面描述的宇宙膨脹的速度比光還快,因為有物質的宇宙是扭曲的,持續的扭曲讓宇宙之外的物質似乎離我們越來越遠。

總之,現在我們可以得出兩個結論,要麽宇宙之外什麽都沒有,要麽宇宙只有壹個沒有物質的扁平空間。

其實研究宇宙之外的東西意義不大,因為我們無法有效觀測的宇宙只是壹個半徑為465億光年的大球體。

在更遠的宇宙中,由於空間的扭曲和膨脹,距離我們465億光年的物質速度已經超過了光速,它們發出的光再也無法到達我們這裏,因此我們無論如何也看不到或感知不到這個範圍之外的東西。

於是地平線就形成了。其實相對於不壹定存在也不知道以什麽形式存在的宇宙邊界,視界更像是屬於我們的宇宙邊界。

發生在我們附近的壹切都不會影響視界之外的宇宙。原因很簡單。連信息都傳遞不了。哈勃體積之外的物質對我們來說相當於不存在。

信息壹般以光速傳播,物質永遠不可能超過光速,所以看不見的世界影響不了我們,我們也影響不了他們。

視界的存在也阻止了我們對宇宙邊界的研究。無論我們如何猜測宇宙邊界的存在形式,我們永遠無法通過觀察或任何其他手段來驗證這些猜測,無法驗證的觀點永遠是不確定的。

因為視界,我們無法研究宇宙的真正起源和宇宙的存在形式,這些問題都沒有答案,這將成為我們物理學發展的最大障礙。

我們人類壹直非常善於觀察現象,然後利用現象的原理來改進我們現有的技術。所以我們可以在這裏開個腦洞,既然視界之外的宇宙因為物質對空間的扭曲和空間的膨脹而超出了光速。那麽只要我們能開發出扭曲空間的技術,是不是意味著我們也能達到看似超光速的效果呢?

目前我們所知道的扭曲空間,就是用壹個大質量把它壓成扭曲。有沒有其他扭曲空間的方法?比如壹張直板,不僅可以被石頭壓下,還可以被夾子扭曲變形。

這個腦洞其實就是曲率飛船的壹般原理。當然,以人類目前的技術還無法實現空間扭曲的功能,曲率飛船也只能存在於科幻小說中,但這個腦洞的存在還是能讓很多人感到壹絲希望。也許在未來的某壹天,人類能夠突破視界,到達宇宙的邊界,親眼看看宇宙的邊界到底是什麽樣子。

事實上,思考和研究宇宙的起源和宇宙邊界的可能狀態,需要龐大的知識儲備。否則,只是幻想。比起猜測,我們更應該做的是多了解現有的知識,然後用這些知識去研究這些未知的現象。

宇宙的起源和宇宙的邊界其實是同壹個問題。如果能得到答案,就能準確了解物質的存在形式和宇宙未來的發展方向,這需要科學家們努力去研究。