我們的宇宙是有限還是無限的?
當你仰望星空,成千上萬的星星散佈在你頭頂,這些星星光芒是從數百萬或數十億公里之外傳播過來的,也許這些星星早已毀滅,也學這些星星正在毀滅,也學這些星星像太陽一樣正值壯年!
然而,任何對銀河系和宇宙有模糊認識的人都知道,單單銀河系就有數十億顆恆星,遠遠超過我們從地球上看到的幾千顆恆星!除了我們的銀河系之外,還有超過1500億個其他星系,每個星系都有它們自己的大量恆星。對於我們相對論的大腦來說,理解這些數字幾乎是不可能的,所以大多數人認爲宇宙是一個無限大和無窮無盡的空間。但這是真的嗎?宇宙是無限的還是無限的?
這是一個複雜的問題
對於宇宙是無限還是有限,最初的答案就是一個響亮的...不知道。我們可以肯定的是,大爆炸發生在138億年前,這意味着可見宇宙時代。然而,由於宇宙的膨脹,以及宇宙每個可觀測到的角落的明顯加速膨脹,我們能夠探測到來自每個方向的最遙遠的光大約460億光年。這意味着,目前,我們知道宇宙大小至少是920億光年。可能比我們現在預測的宇宙要大得多,但我們沒有辦法知道。自大爆炸以來,來自這個普遍"邊緣"的光已經沒有足夠的時間到達地球或我們的太空觀測衛星。
大多數人對宇宙究竟是什麼,以及它是如何形成的,也使問題變得複雜起來。許多人認爲大爆炸發生在一個完全空曠的空隙中,一個沒有能量或物質的真空,突然開始大規模膨脹,以不可思議的速度噴出物質和能量,最終形成了所有的星系團、星雲,我們今天知道的恆星、行星和衛星。
然而,這是一個簡化的關於大爆炸的觀點,而且在很大程度上被專家所忽視。理解宇宙終極奧秘(大爆炸)的關鍵是,它不是從影響"空間"其餘部分的一個點開始的。所有的空間都參與了大爆炸,它以前被壓縮在幾乎無限緻密空間裡。
在大爆炸之後宇宙的最初瞬間,物質的體積和密度有些均勻,但一旦冷卻和分化成原子,質量積累區域和空空間區域就變得更加明確。所有的能量和物質開始膨脹,因爲它以光的速度從其他事物中分離;同樣,對象之間的空空間也在膨脹(通常比光速快)。
這就是爲什麼我們可以從460億光年之外探測到光(也由於引力透鏡),儘管我們的宇宙只以它現在的形式存在了138億年。
這表明宇宙有一個"外沿",彷彿理論上可以走出這個宇宙“外沿”,然後從系統外部觀察。然而,我們沒有證據表明存在這樣的"外沿",這爲無限宇宙理論提供了強有力的依據。
宇宙會是無限的嗎?
任何事物都是"無限"的想法是人類的頭腦很難理解的。我們的存在本質上是由邊界和限制定義的,因此"無窮無盡的"可能性是不可想象。然而,如果宇宙是無限的,那麼有一種可能性(無論多麼小),原子和分子的排列完全相同,在其他地方存在。進一步推斷,還有一個地方,原子和分子的相同排列形成另一個地球,生命以同樣的方式進化,這意味着在這個無限的宇宙中,還有另一個"你"存在。
這聽起來好像是科幻小說,但這就是必須討論"無限"的領域。雖然這些看似古怪的思想實驗似乎是不可能的,但沒有辦法正確地反駁它們。這聽起來好像是科幻小說,但這就是必須討論"無限"的領域。雖然這些看似古怪的思想實驗似乎是不可能的,但沒有辦法正確地反駁它們。
一些理論家和天體物理學家,包括愛因斯坦,試圖確定宇宙的"形狀",特別是在愛因斯坦理論認爲時間和空間可以彎曲甚至摺疊之後。這種普遍形態的較流行理論之一是"閉環"。想象一下,從我們自己的星球來看,直到幾個世紀前,人們才相信世界是平的,因爲他們只能看到地平線,無法目睹地球的曲率,以承認它是一個球體。
在更大的尺度上,當我們環顧整個宇宙時,它看起來是平的,幾乎像一張紙,沒有可觀察到的曲率。然而,我們繼續觀察宇宙的"對立面",希望我們能夠識別相似性模式,就像我們在地球上所看到的一樣,如果一個人在一個方向上走足夠長的時間,他們最終會回到它們的初始位置。
儘管我們目前無法看到宇宙的曲率,但據推測,如果宇宙至少比我們目前可觀測的宇宙大250倍,它仍可能回到自己身上(超出我們的能力認知)。雖然這將使宇宙的體積比我們目前看到的要大幾十億倍,但它是可能的。鑑於此理論上的限制,宇宙仍然被認爲是有限的。
最後一句
圍繞大爆炸、宇宙的大小和形狀、多宇宙、暗能量、暗物質和幾十個其他神秘主題的討論,繼續吸引着那些一生盯着星星的專家。科學家和學者喜歡確定的答案和可測量的數量,但是當你談論最大的可想而知的尺度(整個宇宙)時,這樣的明確答案往往難以捉摸,或者不可能證明。當對真理的追尋向前推進時,人類可能需要接受這樣一個事實,即一些謎團是註定要解開的。