本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
眾所周知,就連愛因斯坦當初也無法接受宇宙整體在膨脹的想法,所以對於我們普通人來說,宇宙從「大爆炸」開始且一直「膨脹」到現在,這一點似乎很難讓人直觀地理解。很多科學家總喜歡用一個膨脹中的氣球來比喻宇宙空間的膨脹,如果氣球的表面有兩隻螞蟻,在氣球膨脹的過程中,這兩隻螞蟻相互之間會越來越遠離對方。比喻很形象,但氣球的比喻與現實中的宇宙空間最大的區別是,氣球內部是一個全封閉的空間,它被氣球的外表面包裹著,有顯而易見的邊緣;而現實宇宙空間卻並不一定是這樣,至少我們目前為止還不知道是不是這樣,因為我們無法找到宇宙的邊緣。
現實宇宙的邊緣到底在哪裡?或者說,世界的盡頭到底在哪裡?對於這個問題,仁者見仁智者見智。科學家將之視為純粹的科學問題,所以他們利用各種工具、用盡各種手段,以便自己能夠看到宇宙的最遠處;而哲學家將之視為哲學問題,在哲學家的思想中,宇宙本身可能是無限無界的。毫無疑問,大多數世人崇尚科學,因為畢竟是科學改變了我們的生活。那麼,利用科學的手段,人類極目遠眺能看到的宇宙最遠處在哪裡?
截止至2018年10月,人類所觀察到的最遠的星系名為GN-z11,是由哈勃空間望遠鏡發現的,哈勃捕捉到的影像顯示的是這個星系在宇宙大爆炸發生後約4億年時的樣子,它發出的光穿越了134億年才到達了地球。但是,這個星系所處的位置並不代表就是宇宙的邊緣,因為自大爆炸發生後,宇宙一直在膨脹,GN-z11星系也一直在遠離地球而去,根據計算,它今天距離地球約為320億光年。而根據最新的研究認為,宇宙的半徑目前至少達到了465億光年,甚至更大。所以人類能看到的最遠星系GN-z11並非宇宙的邊緣。
應該說,人類越是想尋找宇宙的邊緣,由此帶來的麻煩也就越大。這是因為,宇宙的邊緣如果真的存在的話,目前的它正越來越快地遠離我們,它離開我們的速度甚至已經超過了光速。當然,這種超光速是指空間本身的膨脹,而非空間中物質的真實運動速度。根據愛因斯坦的理論,空間中任何物體的運動速度都不可能超過光速,所以,從宇宙邊緣發出的光,將永遠也無法到達地球。換句話說,人類也許永遠也不可能追尋到宇宙的邊緣。這聽上去很悲觀,就如同你生活在一間房子裡,卻永遠無法知道這間房子到底有多大。
可笑的是,從古到今,每代人都自以為是地認為,我們知道了世界的盡頭在哪裡。夸父認為,世界的邊緣只有4千公裡;阿基米德認為,世界的邊緣是18億公裡;赫謝爾認為,世界的邊緣是4300光年;哈勃認為,我們到宇宙的邊緣足足有30億光年;而今天,現代人認為宇宙的邊緣在465億光年外。有哪一個觀點是正確的嗎?在近五千年裡,人類認知中的世界的大小一直在增長,從未停止過。從這個意義上來說,人類試圖追尋宇宙的盡頭,本身也許就毫無意義!