宇宙之外是什麼?

根據宇宙大爆炸理論，我們的宇宙誕生於138億年前，是由一個奇點爆炸而產生。從那時起，我們的宇宙就在不斷的膨脹之中，科學家觀測發現宇宙的膨脹速度超過光速，到現在為止我們的可觀測宇宙已經達到直徑930億光年的範圍。既然是爆炸產生，那麼它就有起點，也有邊界，就像吹一個氣球，這個氣球所膨脹的範圍，就是我們宇宙的範圍，而這個氣球之外，就是宇宙之外。那麼在我們這個宇宙之外，究竟是什麼呢？是虛無還是有別的什麼東西？針對這個問題，科學家們提出了5種假說，今天我們就一起來了解一下這5種假說，一起來探索宇宙之外！

宇宙大爆炸示意圖

可觀測宇宙的範圍是930億光年，也就是說即使以光的速度航行，也要經過930億年才能到達宇宙的邊界，而光速是30萬千米/秒，光航行930億年，這個巨大的尺度是我們無法想像的。

科學家們是通過觀察宇宙中天體發出的光，來觀察宇宙，而宇宙之外，沒有任何光線，因此我們無法直接觀察到那裡的情況，對於宇宙之外，科學家們只能做出一些符合科學邏輯的假想。

Q版宇宙

第一種假想：多元宇宙（平行宇宙）論。多元宇宙是一個理論上的無限個或有限個可能的宇宙的集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空間、時間、物質、能量以及描述它們的物理定律和物理常數。多元宇宙所包含的各個宇宙被稱為平行宇宙。

20世紀中期，物理學家在觀察量子的時候，發現每次觀察的量子狀態都不相同。而由於宇宙空間的所有物質都是由量子組成，所以有科學家推測既然每個量子都有不同的狀態，那麼宇宙也有可能並不只是一個，而是由多個類似的宇宙組成。打個比方，這個宇宙的你，點開了這篇文章進行閱讀，而另一個宇宙的你則選擇了看電視，因此兩個宇宙的你將展開兩條不同的故事線。

當然，這只是一個簡化至極的比喻，而實際上量子的不確定性可能導致我們有無數多個平行宇宙。量子宇宙似乎充滿了隨機性。你能接受現在的你，只是所有隨機性中的一種嗎？這似乎帶著一種宿命的調調。

延伸閱讀：有很多影視作品，以穿越平行宇宙為主題，進行了故事上的探索。例如《蝴蝶效應》《前目的地》《彗星來的那一夜》等等，我們真的可以穿越平行宇宙嗎？在那裡，逝去的摯愛仍然還在，某個不可挽回的錯誤還未曾發生……

根據愛因斯坦的相對論，我們處於一個連續的時空平面上，但這個平面並不是平整的，而是可以彎曲的，它會被引力所彎曲，引力越大，其彎曲程度就越大，在這個引力達到某一極限之後，我們這個時空平面，就有可能被扯出一個洞，而這個洞就是我們常聽說的蟲洞，通過蟲洞我們可以穿越到不同的時空。

引力彎曲時空平面

蟲洞示意圖

黑洞是目前已知引力最大的天體，那麼它的引力是否可以大到具有穿越時空的能力呢，有人認為黑洞有可能是穿越時空的通道，但我們卻無法證實這個理論，因為在我們通過黑洞時就會被巨大的引力潮汐撕得粉碎。想像你像一塊兒口香糖一樣被拉扯撕裂，直至變成最小的粒子。但在很多電影中我們可以看到這樣的劇情，例如在星際穿越中，男主角通過黑洞進入了五維時空。

星際穿越中的黑洞

第二種假想：多維度宇宙論。

這一假說的基礎，是理論物理學界著名的弦理論。什麼是弦理論？這個怕是幾萬字都解釋不清楚，大家可以自行百度，但弦理論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，而弦理論確信至少需要十個維度才能建立一個理論框架，讓引力與量子力學互相兼容。

振動的弦

弦理論科學家假定，我們這個宇宙中所有粒子都被局限在一個四維的膜宇宙中，而膜宇宙又漂浮在一個更高維度的體宇宙裡。從弦理論中延伸出來的膜理論認為空間最高維度可達11維。不同維度之間包括光在內的所有物質，能量不會互相影響或幹擾，只有幾種特殊的粒子可以從膜宇宙中穿入穿出，其中最出眾的就是引力子和惰性中微子。

膜宇宙示意圖

膜宇宙示意圖

而我們之所以看不到那些額外維的時空，科學家們普遍認為是因為額外維全部被捲曲到一個小尺度的空間中，餘下四維幾乎是平坦的，這四維就是可以被我們感知的我們的宇宙。不同緯度的膜宇宙之間有可能是平行，交疊，互相包含的。現在伸出你的手想像一下，你有可能正在觸摸一個十一維的空間，只是你感覺不到它。

之前我們提到，引力是可以跨越維度傳導的，還記得《星際穿越》裡的一段劇情嗎？墨菲的父親在黑洞中的五維時空裡向墨菲傳遞信息，用的就是引力。一段看似平常的劇情裡，卻蘊含豐富的科學理論內涵，不得不佩服好萊塢的匠心獨運。

墨菲父親在五維時空通過引力向她傳遞信息

這一假說的產生，也為我們解釋宇宙暗物質及暗能量的來源，提供了一種可能性。根據科學家的計算，我們宇宙中所存在的引力，超過85%是由我們目前無法觀測到的暗物質所提供，那麼，暗物質是否就是我們無法觀測到的額外維時空呢，而這些多出來的引力正是由這些額外維時空穿越而來。這似乎是一個非常合理的解釋。

宇宙中各物質成分所佔百分比

第三種假說：多重宇宙論

這個假說比較好理解，就是說宇宙有很多個，我們只不過寄居在其中一個而已。關於這個假想，霍金提出了一個非常形象的比喻，他說：「宇宙的起源有點像沸水裡的泡泡，許多小泡泡出現，然後消失。這就是宇宙的膨脹和坍縮。之前有很多宇宙都消失了，當這些小泡泡膨脹到一定的尺度，可以安全地逃避坍塌時，就形成了我們今天的宇宙」。這些宇宙之間的物理規則是完全不同的。

泡泡宇宙

這些宇宙泡泡，可能像小皮球一樣，互相碰撞摩擦擠壓，想要證實這個理論，我們就需要找到我們這個宇宙在跟其他宇宙「親密接觸」時，留下的痕跡。通過普朗克天文望遠鏡的數據，科學家發現，我們的宇宙微波背景輻射（請百度）存在不均勻的現象，有科學家認為，這種不均勻，就是其他宇宙對我們這個宇宙的牽引造成的，是其他宇宙存在的證據。打個比方，我們在一個氣球上畫上平均分布的點，然後吹起它，假若沒有外力的影響，那麼不管氣球怎麼膨脹這些點的分布都應該是均勻的，倘若這些點出現了不均勻的現象，那麼一定是有外力介入了。

宇宙微波背景輻射圖

科學家普遍相信，我們的宇宙，最終會走向死亡，對於多重宇宙的研究可能在極其遙遠的未來，會將未來的智慧生物從宇宙的死亡中解救出來---穿越到另一個宇宙。

第四種假說：它並沒有一個確切的名字，我們姑且稱之為多層宇宙論吧。

顧名思義，這個理論認為，宇宙是一層套著一層的，我們的宇宙，只是一個更大宇宙中的子宇宙，而這個更大的宇宙又被包裹在另一個更大的宇宙之中，如此一層套著一層永無止境。

多層次宇宙

並且一個母宇宙中可能包含著多個子宇宙。而這個母宇宙又與其他母宇宙一起被包含在更大的母宇宙中。家裡有俄羅斯套娃的朋友可以拿出來看一下，這就是一個非常形象的多層宇宙模型。

多層次宇宙示意圖

俄羅斯套娃很像多層次宇宙

第五種假說：「烏龜塔」假說

在霍金的《時間簡史》中，講述了一則他的朋友科學家伯特蘭·羅素的故事，羅素曾經做過一次關於天文學的講演，在演講中，羅素向他的聽眾詳細描述了地球是如何圍繞太陽運動，以及太陽是如何圍繞著我們稱之為星系的巨大恆星群的中心而不斷運動的「常識」。就在羅素演講結束以後，一位坐在房間後排的老婦人站起來對他說：「年輕人，你講的這些全是廢話。」

羅素忙問何故，並謙虛地詢問自己到底錯在哪裡，老婦人說：「宇宙並非如你講的那樣，這個世界實際上就是一塊平板而已，這塊平板則是馱在一隻大烏龜的背上。」羅素則繼續道：「那這隻烏龜是站在什麼上面的呢？」老婦人信心滿滿地說道：「你很聰明，年輕人，的確很聰明，但你要知道，這可不是一隻烏龜，也不是兩隻烏龜，甚至說也不是幾隻烏龜，而是一隻馱著一隻、一隻馱下去的烏龜塔啊！」---《時間簡史》霍金

霍金時間簡史

無獨有偶，在印度，地球是被描寫成為馱在6隻大象的背上，而地域則是由停留在蛇上的烏龜所支撐。在中國，我們也有類似的描述，共分為三十三層，每一層都有自己的名字，每一層世界居住著不同的種群，每一層宇宙有不同的規則（有興趣的可自行百度相關信息）。所謂一花一世界，一樹一菩提。

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