直徑11萬億光年?真正的宇宙有這麼大?科學家:不敢想下去了

2020-09-20 怪奇菌

從刀耕火種到自動化農業;從騎馬千裡奔襲到飛機風馳電掣;從山洞穴居到大廈聳立,科技對人類文明的重要性是有目共睹的。


在科技力量的幫助下,人類的生活質量與三四百年前相比有了質的提升,生活方式也發生了巨大的改變。

更為主要的是,隨著航天科技的不斷發展,以及觀測技術的不斷革新,人類對浩瀚星空的認識越來越深入。


在這種情況下,一個自遠古開始就深藏人類心中的疑惑,再一次的浮上心頭:宇宙究竟有多大呢?

事實上,這個問題不僅普通人非常好奇,科學家們同樣也非常好奇,不過好奇歸好奇,目前還沒有人知道這個問題的真正答案。


根據目前主流的理論,宇宙誕生於138億年前一個奇點的爆炸。按照許多人的理解,既然知道了宇宙的年齡,它的大小不是應該很好確定嗎?為什麼至今也不知道它的實際大小呢?其實這就涉及到光速問題了。

如果將地球作為圓心,用天文望遠鏡從各個角度觀察,看到的最遠範圍可以組成一個巨大的球體,科學家們將這個球體稱為「可觀測宇宙」。


可觀測宇宙有多大呢?可能你會不假思索地說,用宇宙的年齡乘以光速得到的結果就是問題的答案。其實這個答案是不正確的,或者說是片面的。

因為它根本沒有考慮到宇宙無時不刻不在膨脹,宇宙早期的膨脹速度甚至遠遠還超越了光速。


更為關鍵的是,宇宙的膨脹並沒有所謂的「中心點」、「起始點」,它是各向均勻同性的,也就是無論你身處哪個地方,都會看到周圍的東西以相同的速度遠離你。

如果再說得簡單一些,宇宙的膨脹其實是每一處的空間的膨脹,新空間會從每一處空間中出現。


問題來了,可觀測宇宙究竟膨脹了多少年?按照目前的觀測來看,可觀測宇宙的直徑約920億光年。這也就意味著,若大爆炸的瞬間有人站在138億光年外向你射出了一顆光速子彈,那麼這顆子彈現在距離你應該是460億光年,並且它永遠無法靠近你。

據多年的觀察估計,整個可觀測宇宙中的星係數量約兩萬億左右,即便人類現在已經能夠光速星際旅行,由於宇宙在不斷膨脹的緣故,我們真正能夠到達的星際空間範圍,其實也就在145億光年左右。


一般來說,科學家們口中的宇宙,通常指的就是人類能夠直接觀察到的可觀測宇宙,而可觀測宇宙之外是什麼、有多大,我們根本不知道。

當然了,不知道並不影響人類的推測,畢竟我們已經不是對宇宙一無所知的原始人。在通常情況下,我們判斷一個物體的大小首先要知道它的形狀,所以要知道宇宙的實際大小,我們需要知道宇宙的形狀。


對於宇宙的形狀,科學家們提出了三種假設,第一是有限的封閉球體,第二是無限的馬鞍形狀,第三則是無限平坦的無限空間。

如若我們生活的宇宙是一個有限的封閉球體,那麼我們將會看到遠處的光線相互靠攏,如果我們生活的宇宙是一個馬鞍形狀的空間,那麼就能夠看到光線彼此遠離的奇景。



而天文觀測並未看到以上兩種情況的出現,即便是極遠空間處的光線也沒有收到任何幹擾,它們都沿著最初的方向無限延伸。這就意味著,我們所在的宇宙空間大概率是一個無限平坦的的無限空間。

當然了,無限平坦並不是說空間的曲率就等於零。根據NASA的測量結果顯示,宇宙的曲率是小於0.4%的。



如果我們根據這0.4%的曲率就說宇宙不是無限而是有限的,那麼宇宙的實際大小將會是一個極為驚人的數字,它的真實半徑至少是可觀測宇宙的250倍以上,體積將會是可觀測宇宙體積的1500萬倍以上,直徑至少是11萬億光年。

事實上,關於宇宙的真實大小科學家們研究的也不多,一方面在於研究這個問題對於人類來說毫無意義,同時也根本無從下手。而另一方面在於科學家們根本不敢對這個問題進行深入的思考,它能夠牽連出來的問題實在太多了,而且個個都是終極問題。


例如創世爆炸是不是僅僅發生過一次?奇點所在的地方究竟是高維空間,還是人類無法理解的虛無?

總的來說,研究宇宙是無限的還是有限的、它的真實大小又究竟是多少這種問題,雖然能夠讓我們對宇宙的了解更加深入,但對人類來說其實沒有什麼意義,因為它已經完全超出了人類的認知。

如果硬要研究這種超出認知的問題,可能未必比研究噴火龍喜歡吃什麼食物來的更有意義。


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