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宇宙前沿

宇宙存在边界吗?放大、放大再放大后,出现“细思极恐”的事情

星海漫游2022-03-22宇宙前沿518
在过去,因为时代发展的局限性,古人们所能看见的只有自己脚下的一方土地,他们抬头只能看见星辰斑驳的夜幕,低头也只能瞧见平坦的地面,他们只是明白山外有山,却不清楚天外是广阔无垠的宇宙。当然,懂得思考的古人

在过去,因为时代发展的局限性,古人们所能看见的只有自己脚下的一方土地,他们抬头只能看见星辰斑驳的夜幕,低头也只能瞧见平坦的地面,他们只是明白山外有山,却不清楚天外是广阔无垠的宇宙

宇宙存在边界吗?放大、放大再放大后,出现“细思极恐”的事情


当然,懂得思考的古人们也有对所处的世界进行畅想,但奈何当时的大环境都是唯心主义思想,全是神佛鬼怪,他们也只能在这样的封建思维下挣扎试图脱困,却无法顺利脱身

直到在封建统治和宗教势力的双重压迫下,西方世界的人们终于奋起反抗,揭开了愚昧传统思想的帘子,为先进的思想发展拉开了序幕。自此,在时间的流逝下,科学思想和技术得到了不断地提升和突破,人们也从早期的“地心说”转变为了“日心说”,并逐渐发现了银河

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从地心说到日心说 是思想得到的一次伟大进步

直到1919年胡克望远镜的诞生,人们才惊觉原来银河系也并非是最大的世界,宇宙不断地膨胀着,并且没有边缘更没有所谓的“中心”

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宇宙加速膨胀

宇宙边界吗?

事实上,从人类发现宇宙开始,科学家们就已经在思考宇宙到底有没有边界这个问题了。

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当然,要想知道这个问题的答案,我们首先需要来看宇宙的诞生,当前最广为流传,并且受到最广泛认可的宇宙起源,当属大爆炸宇宙论,据它所说,宇宙一开始其实是一个无限小、无限热并且无限重的奇点

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这个“奇点”其实仅仅只是概念,在数学里面指的是没有被定义的点,它无限小,但是并不存在于世界上,而在大爆炸宇宙论里,这个奇点是一个无法描述出来,但又真实存在的点

就是在这样一个神奇的“奇点”基础上,宇宙发生了一场爆炸,一切的物质、能量、时间空间诞生,并在时间的推移下发生着种种改变,最终在大概137亿年以后,也就是今天,形成了如今绚丽多彩又神秘复杂的宇宙世界。

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与此同时,在宇宙发生爆炸以后,它本身也在持续不断地向外膨胀,比如在1929年的时候,天文学家哈勃就已经发现了宇宙的星系等都在互相远离的现象,这说明了宇宙的星系之间也受到了宇宙膨胀的影响

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星系互相远离

而这种膨胀是超光速的,人类目前对宇宙最大程度的观测方式也仅仅只是光和电磁波,而它们都是光速,并未突破光速的限制,这也意味着,如果我们没有研发出比光速更快更强大的速度,那么我们将永远被限制在原地,无法向外传播甚至是接收到任何信息。

在此基础上,人类很难观测到宇宙的边界,因为就算是存在边界,它也会离我们越来越远,我们将永远追寻,却永远无法接近。

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宇宙“有边无界”

爱因斯坦对于宇宙的边界有着自己的看法,他认为宇宙属于是“有边无界”,我们生活着的宇宙其实是多维宇宙,可能在我们这些三维生物看来,宇宙可能存在边界,但是多维生物的眼里,宇宙的范围还远着呢

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多维宇宙构想

这就好比是莫比乌斯带,它是由一根纸条的一侧旋转180度以后,两边相连接而做成的纸带,但它神奇的地方在于莫比乌斯带只存在一个面,它没有所谓的正面和反面,如果在上面放上一只蚂蚁,那么这只蚂蚁可以不用翻过纸带,就能够走到莫比乌斯带的任何一个地方。

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只有一个面的莫比乌斯带

换种更方便理解的方式,我们可以用在纸上画画来举例,通常情况下一张纸在不翻面的情况下,我们只能够单单在一面上涂抹,另一面是无法被我们“乱写乱画”的。

然而若这是一个莫比乌斯带,那我们不需要翻面,直接用笔在上面画一个永远不松开的线条,那么它所有地方都能被我们画上

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在此基础上,我们再延伸到克莱因瓶,这是一个如同两个莫比乌斯带顺着唯一的一个边所形成的四维物品,就如莫比乌斯带一样,它也是只由一个曲面而构成的,然而从三维世界的我们来看,却发现克莱因瓶必然存在相交的部分。

但克莱因瓶实际上并不存在相交点,更准确的说法是,它四维空间里不存在相交点

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克莱因瓶CG图

从这里我们可以发现,克莱因瓶本身没有改变,但是它在三维世界和四维世界是完全不同的两个模样,而人类永远无法将克莱因瓶在现实世界里还原,甚至就连再怎么聪明的天才科学家都无法想象出完整的克莱因瓶是什么样子。

同理可言,我们眼中的宇宙真的是最完整的宇宙吗,答案我们不得而知,但或许,四维世界的人们眼中宇宙就如同克莱因瓶一般,属于只有一个无穷循环的时空,它会无限膨胀,但永远不会达到界限

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这可能也是为什么爱因斯坦会说出宇宙“有边无界”的原因了。

将宇宙放大再放大

虽然我们对宇宙已经有了一定的认识,但其实人类的科技水平还算不得什么,大量的高级天文设备其实在近代才被发明出来的,距离如今可能也就一百年左右的时间

可以看出,我们的近代天文技术实际上是较为薄弱的,也因此人类对于宇宙的认知只能说是皮毛罢了

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伽利略:观测天文学之父

宇宙无穷无尽,但在人类现在的科技水平上,我们所能观测到的宇宙范围被限制在了直径930亿光年的“圈”里,还无法突破出去,发现更加遥远的宇宙世界。

而如果将这个可观测的宇宙空间放大再放大,我们将能够看见什么呢

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根据天文设备拍摄到的10亿光年外的遥远星际画面,我们可以发现这是一片黑茫茫的宇宙背景,上面有着如同海滩边细碎的沙粒般大小的星系

但是在这样的大尺度下,宇宙其实看起来并不算“拥挤”,甚至可以说得上有些空

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我们选择中间那一块“沙粒”分布较为密集的星系群拉进,放大1亿光年以后,我们能看见宇宙其实还是较为空洞,但中间的“沙粒”要更加明亮,更加稀疏。

再放大1千万光年以后,这些原本紧挨着一起的“沙粒”已经相隔较远,或者说这已经不能被叫做是“沙粒”,而应该是“芝麻”,它比之前还要更清晰,看起来像是一个白色的光点,但它其实是一个星系

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当我们再放大1亿光年以后,我们就能看见一个比花生稍微大一些的星系,无数的恒星在上面运行,共同形成了一个璀璨漂亮的星系

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随后再放大10万光年、1万光年、1千光年以后,我们发现发现星盘内的恒星密密麻麻布满了整个画面,就如同是早年电视机出现问题以后,屏幕上面的黑白雪花一般,甚至都看不清哪一个是我们所在的地球

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在此基础上,我们继续放大100光年,就能发现这些恒星光点已经不再那样密集,但仍然看不见太阳系

而后再放大1万亿公里,这时太阳系已经逐渐清晰,成为了一个芝麻大小的光点,与背景下其他的“沙粒”格格不入。

随着后续的放大,我们也能够更加清晰地发现地球的位置,甚至能进入到地球轨道,看见地球大气层内的建筑群

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若是在这里依旧不停,持续放大再放大,我们就将会发现一件非常惊人的事情——让我们选定一个人类,并以他为中心点再次放大,从他的整个人,到他的皮肤,再到他皮肤下的纹路、细节,我们看见了这个人类体内的白细胞

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显微镜下的白细胞

这还不算完,我们继续向内挖掘,已经看见了细胞核里的分子结构,这些奇妙的螺旋式的物质共同组成了一个个鲜活复杂的生命

再放大以后,我们还看见了DNA内氢原子和碳原子,最后我们放大以后,看见了原子内的电子,而电子里我们赫然发现了一个非常眼熟的画面——黑茫茫的背景下无数的“沙粒”密布

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直到最后,也就是将显微镜放大1皮米的程度以后,我们看见了一粒质子,它孤孤单单地存在于此,却令我们细思极恐——它居然与宇宙中星系的样子几乎是一模一样

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我们所生活的宇宙到底是什么样子的,是否这也只不过是一个世界的生物体内最终的“质子”?这个问题的答案我们或许永远无法解答,真是“细思极恐”。


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