宇宙究竟有没有边界?若是有,宇宙边界之外又是什么?

来源:hao123百家号     时间:2022-03-20 08:40:59

看到这些五彩斑斓的甜甜圈,你率先想到了什么呢?可能有人想到了甜腻的口感和爆炸的卡路里,也有人立马就来了食欲。而大家知道吗,在这些甜甜圈当中或许蕴藏着“宇宙”。

这主要是因为科学家给宇宙的形状提出了几种猜想,有马鞍型的、平坦型的还有就是如我们在上面看到的甜甜圈一样的宇宙。既然我们已经以甜甜圈为例了,那么大家不妨猜猜如果宇宙真的是这样的形状,那么它有边界吗?倘若有,边界之外又是什么呢?

接下来,就从科学家对宇宙边界的分析以及边界之外的猜想,来聊聊,宇宙这个“庞然巨物”到底有没有边界,而边界之外的风景又是怎样的。首先,就来看看科学家们面对宇宙是否有边界的问题时,给出了怎样的答案。

无垠的宇宙是否有边界?

当你询问一个人宇宙有多大时,他恐怕会回答你“无限大”。但是这似乎并不符合人类的逻辑,因为万事万物在我们的逻辑中都有其界限、有始有终。所以人类一直都在探索宇宙的边界,事实上,我们按照光这位“使者”的踪迹,确实标记出了所谓的宇宙边界。但是它就是宇宙真正的边界吗?

显然不是,这只是人类看到的可观测宇宙罢了。可观测宇宙的年龄大约是138.2亿年,而它的直径为926亿光年左右。也就是说,被人类认定为速度最快的光,抵达那一边界时,就神秘地消失了。

爱丁堡大学天文学家安德鲁·利德尔说:

由于没有比光速更快的东西,所以原则上任何事情都可能发生在可观测宇宙之外。宇宙可能会终结,但是我们无法知道。

所以,我们现在标记的边界并不是真实宇宙的边界。至于宇宙到底有没有边界这件事情,绝大多数的科学家都认为是没有的。因为宇宙的维度应该是人类无法想象的,所以我们以三维的视角去“束缚”它,显然很不合理。

就这样科学家建立了几种宇宙形状的几何模型,当然这些模型都是猜想。其中有呈开放型的马鞍面模型,也有上文中我们提到的呈现闭合状的“甜甜圈”样子的模型。

他们认为,如果宇宙是像马鞍面这种开放曲面的形状,那么它就是无穷大的。反之,如果是甜甜圈模型,就不是无穷大的。但这并不代表它就一定存在边界,就像此刻问大家,甜甜圈的边界在哪里时,许多人都会表示它根本没有边界!

科学家莱文在1998年时就发表了有关甜甜圈形宇宙分析的相关论文,这实际上是一种拓扑结构,和我们日常生活中常见的形状具备不同的性质。

他表示:

从拓扑角度来说,环状实际上是零曲率,因为内部的负曲率外部的正曲率相平衡。

因此,在宇宙微波背景测量的(近)零曲率与一个平坦的表面一样,与这个甜甜圈一致。

可见,在绝大多数科学家眼中,真正的宇宙是没有边界的。人类现在看到的可观测宇宙从根本上来说只是宇宙的一部分,类似于“子集”一般的存在。在这个可观测宇宙当中确实有边界存在,那么我们以这一边界为基准来观察,在它之外又是什么呢?

边界之外是另一个宇宙?

首先大家需要明确一点,在可观测宇宙边界之外,是没有“光”的,至少我们现在看到的光抵达那里时就已经消失了。因此,我们只能对那之后的情况进行想象,但也不是凭空瞎想。

所以,科学家认为我们应该从可观测宇宙边缘的情况进行推理。从目前观测到的宇宙空间情况来看,可观测宇宙边缘其实和我们所处的“宇宙”并无区别,依旧存在着星系和星系群,当然在其周边还有一些空白的地方。

按照这一情景来看,可观测宇宙边缘外的宇宙和我们现在的宇宙差别不大,应该也分布着星系和星系群。而且大家知道吗,我们的宇宙一直都处在膨胀当中,而且它膨胀的速度是超越了光速的,这就意味着其实在边界之外的宇宙可能更加的广阔。如果不仔细观察,那里的宇宙和我们所处的宇宙基本一致。

当然,还有另外一种说法。即宇宙大爆炸时是产生了“多元宇宙”的,人类所处的宇宙只是万千宇宙泡泡之一的一个。

这一理论让绝大多数人都难以接受,毕竟宇宙的大小已经让人类无法想象了,这时还有人跳出来说,其实像这样的宇宙还有很多,并且这些泡泡的“边缘”早就交织在了一起。这种颠覆三观的说法,的确会让人觉得非常离谱。

可是美国天文学家尼尔·德格拉斯泰森曾经说过这样一句话:“宇宙没有义务对你有意义。”

确实,宇宙和人类之间的对比实在是过于明显。广袤的宇宙不需要因为人类的存在,让自己变得“便于理解”。所以,宇宙的诞生、结构以及是否有边界的问题,哪怕答案显得再离谱也有可能是“标准答案”。人类有时候太重视本我的意义,从而忽视了这种问题,这就是局限性。

那么,在回到“多元宇宙”的问题。大家可以将边界之外当做一个宇宙的海洋,在这个海洋当中有着无数的泡沫,每一个泡泡里都存在着崭新的宇宙。而泡泡又不是完全不交融的,所以它们可能早就突破了边界,产生了交集,我们看到的宇宙边缘或许属于另外一个宇宙。

2014年7月21日据英国《每日邮报》消息称:在位于加拿大安大略省的圆周理论物理研究所内,研究人员声称已经创造了可以测试多重宇宙论的首个实验。在计算机模型中,他们模拟了整个宇宙。

可见,多元宇宙论或者说多重宇宙论虽然在1960年时才被提出。但是它确实是有一定依据的,依靠这种形象的解释,或许可以帮助大家理解和想象宇宙边界之外可能存在的情况。不过,随之而来就产生了另一个问题,即这些“宇宙泡泡”相撞是否会发生什么恐怖的变化呢?我们所处的宇宙是否会受到影响?

宇宙泡泡接连相撞

实际上这一问题,科学家也早早就想到了,并且根据问题展开了研究。虽然我们把宇宙比作“肥皂泡”,但大家不要就顺理成章地觉得与宇宙就和肥皂泡一样脆弱,会在相撞当中被戳破消失。

实际上,宇宙的相撞是会留下蛛丝马迹的,就像汽车相撞会在地面和车体上留下撞击痕迹一样。因此,英国的天文学家认为,可以通过在宇宙的边缘寻找撞击痕迹,来判定多元宇宙是否存在或者相撞。

为此他们分析了宇宙微波背景辐射的相关数据,发现还真的有异常。因为撞击会使得宇宙的物质分布情况出现明显的变化,这种变化往往会以“圆圈”的形状呈现在背景图上。天文学家在相关数据中,发现了4处圆圈,它们就像宇宙泡泡相撞挤压之后产生的“新宇宙”。

如果事实真的是这样,那么宇宙海洋当中的“新宇宙”应该会处在不断增加的状态。毕竟每一次相撞都会让一个或者多个宇宙诞生,而这些“新的小宇宙”又会存在于原来的大宇宙泡当中。就这样,不断相撞,无限增加,不知何时才能将“宇宙海洋”彻底塞满。

值得一提的是,由于多元宇宙的理论目前仍旧未被证实。所以以上这些分析都是基于科学家以多元宇宙为基础的猜想,但是许多的科学理论都诞生于“想象”,期待着有一天我们可以找到证据证明该理论,这样宇宙是否有边界、边界之外有什么的问题,也会随之被解决。

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