宇宙:我们能抵达的边界是哪里?
我们常说宇宙“浩瀚无垠”,但它真的是无穷无尽的吗?以目前的认知水平来看,“或许是无限的吧?”但这仅仅是一种可能性,真实的答案仍旧隐藏在宇宙深处,等待着我们去探索。尽管现在还无法确定宇宙的大小,但科学家们却坚定地认为宇宙正在无限膨胀,这又是为什么呢?
宇宙浩瀚无边,它囊括了我们熟悉的地球、太阳系中的所有行星,以及夜空中闪烁的恒星,甚至包括了那些遥不可及的星系。
在不久之前,人们普遍认为夜空中闪烁的星星就是宇宙的全部。天文学家爱德文·哈勃彻底颠覆了这一认知,他的发现为我们打开了通往广阔宇宙的大门,著名的哈勃太空望远镜也正是以他的名字命名。
大约一百年前,哈勃在观测星空时注意到,那些闪烁的恒星之间隐藏着一些模糊的光斑。当时,没人知道这些光斑究竟是什么。而哈勃经过研究发现,这些光斑竟然是由无数颗恒星组成的巨大星系,并且距离我们极其遥远。这一发现彻底颠覆了人们对宇宙的认知,宇宙的概念由此诞生。
我们肉眼可见的星星,都来自于我们所在的银河系。而哈勃发现的那些光斑,则是来自其他星系的星光。这些星系中也包含着无数的恒星、行星和其他星际物质,它们大小不一,共同构成了比我们想象中更加浩瀚的宇宙。
尽管宇宙如此庞大,但它真的在无限膨胀吗?问题在于,我们所能观测到的宇宙范围是有限的,就如同站在家门口眺望远方,我们无法一眼望尽整条街道。
我们能观测到的宇宙范围被称为“可观测宇宙”。它包含了所有能够抵达地球的光线,毕竟我们只能通过光来感知宇宙的存在。
科学家已经测算出可观测宇宙的大小,其直径约为930亿光年,这个数字对于发现它的天文学家来说也是一个难以置信的天文数字。这个距离相当于绕银河系30万圈,而我们的太阳从诞生至今也才绕了20圈。
更重要的是,可观测宇宙是以我们所在的地球为中心的。如果在遥远的星系中存在外星文明,那么他们也会有一个以自己星球为中心的“可观测宇宙”。
如果我们的可观测宇宙与外星人的可观测宇宙存在重叠,那么他们就能看到与我们相同的天体。那么,在我们的“可观测宇宙”之外,又是什么景象呢?外星人能够看到宇宙的边界,看到那片虚无的空间吗?
答案或许是否定的。外星人所看到的,很可能只是我们无法观测到的宇宙的一部分。
那么,科学家为何会认为宇宙在无限膨胀呢?关键在于宇宙的形状。我们观测到的宇宙呈现出一种特殊的“平坦”形状。
这意味着,如果你和你的朋友驾驶着宇宙飞船径直飞向宇宙深处,无论飞行多久,你们之间的距离都将保持不变。换句话说,在可观测宇宙范围内,你们永远无法相遇。
这种“平坦”的形状非常特殊。如果宇宙是其他形状,那么情况就会完全不同。即使两艘飞船并排飞行,最终也可能因为宇宙的弯曲而相遇、碰撞,或者无限接近却永不相交;甚至可能朝着完全相反的方向飞去。
只有在“平坦”的宇宙空间中,两艘飞船才能始终保持相同的距离。
宇宙的形状与其演化方式息息相关。如果宇宙时空是弯曲封闭的,那么在物质的引力作用下,宇宙最终会停止膨胀并开始收缩。相反,如果宇宙时空像马鞍一样向外扩张,那么宇宙将会无限膨胀,物质最终会变得极其分散。而根据目前的观测结果,宇宙中的物质并没有聚集在一起,这意味着宇宙很可能是“平坦”的。
科学家们能够解释宇宙为何呈现“平坦”形状,并且能够解释我们观测到的宇宙现象。在科学界,如果一种理论能够解释多个问题,那么它就被认为是更接近真理的理论。
根据“暴胀理论”,宇宙实际上比我们观测到的范围要大得多,我们只能看到其中一小部分,而这部分宇宙恰好呈现出“平坦”的形状。就像我们站在地球表面,会感觉地面是平坦的一样;但从太空中俯瞰地球,就会发现地球其实是球形的。同样,如果我们能够从更宏观的角度观察宇宙,或许也会发现宇宙的“地平线”其实是弯曲的。
宇宙浩瀚无垠,并且仍在加速膨胀。它未来的命运究竟如何?相信未来的科学研究能够为我们揭开宇宙更多的奥秘。
参考资料:
- 维基百科
- 天文学名词
- The Conversation – yoshiyalab – 河合桃子
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