宇宙盡頭有什麼?時間和空間變得毫無意義

2020-09-15 劍客星歌

如果你曾經想知道宇宙的盡頭是什麼,你並不孤單,如已故的史蒂芬·霍金和其他許多理論物理學家們,幾十年來一直在思考這個問題,然而,這個問題的答案並不是那麼簡單,我們有一些想法,那就是什麼東西可能會經過所謂的宇宙的盡頭,也就是宇宙中所有可觀測到的東西都會消失,再也看不到的邊界。

事實上,甚至包括我們自己的星系和數十億的星系,可以看到我們正在向宇宙的邊緣行進,最近科學家發現宇宙正在加速,被一種看不見的神秘力量拉著。

很多人可能會問什麼是視界,簡單地說,它是一個定義明確的表面或邊緣,在內部邊緣,什麼也看不見,是一個概念上的邊界,超過這個邊界就沒有光或其他輻射可以逃逸。

這是一個無法回頭的點,但為了了解宇宙的盡頭可能是什麼,我們需要從宇宙和時間的起源開始,在宇宙和時間被認為存在之前,一個初始的奇點有無限的密度和熱量,它被認為包含了宇宙時空中的所有質量,量子漲落使它迅速膨脹,隨後的膨脹創造了今天的宇宙,這被稱為大爆炸理論。

這個想法始於喬治·勒梅特,他在1932年首次指出,一個膨脹的宇宙可以追溯到一個起始點。從那時起,科學家們建立在他的宇宙膨脹理論的基礎上,觀察一個遙遠的星系,發現這些星系離我們越遠,它們似乎離我們越快,這就說得通了,如果宇宙中的東西越來越遠,隨著時間的推移,它們一定越來越近。

這個被普遍接受的理論,認為大爆炸發生在大約138億年前,在這段時間裡,受到了萬有引力的作用,空間本身膨脹了。

大爆炸的結果就是我們今天看到的一切,但儘管宇宙如此浩瀚,在一定距離之外,我們能看到的東西是有限的,在粒子視界和事件視界之後,星系消失了,恆星開始暗淡,隨後也消失了。

我們看不到來自遙遠宇宙的信號,也沒有證據表明宇宙有邊緣,這並不意味著從我們的角度看,一個邊緣不存在,看起來我們是在一切的中心,每個星系都在遠離我們,所以這自然導致了,肯定有推理的邊緣,這就是事情變得有趣的地方。

例如,我們跳到了仙女座星系,它是我們最近的星系鄰居。如果我們住在仙女座,一切看起來都是一樣的,就好像我們是在宇宙的中心,一切都在遠離我們,即使我們被傳送到最遠的星系在可見的宇宙中,它仍然會看到我們好像是在星系的中心,而其他的星系,包括銀河系,都在遠離我們。

在我們自己的星系之外,在可觀測宇宙海洋中,有大約2萬億星系,那裡的恆星和星系看起來和我們的很像,但當我們看得更遠的時候,看到的是宇宙在遙遠的過去,沒有太多的結構,更熱、更年輕、進化更少,所有這些星系都有很多不同的形狀、大小和質量,但當你開始回頭看那些更遙遠的星系,我們開始發現一些不尋常的東西,一個星系是越遠,越有可能是規模較小和更少的質量。

這些星系的恆星本質上比附近的星系更藍,這些更小更年輕的星系進化的時間更早,相對於我們的星系來說,我們可以說它和我們的年齡差不多,但是這個離地球數十億光年的星系,你看到的光是經過數十億年才到達我們的眼睛的,換句話說,一個光需要130億年才能到達我們的星系,它的年齡肯定不到130億年,這意味著我們看得更遠,基本上是在回顧過去。

當你看到他們最偉大的照片時,簡直令人難以置信,哈勃望遠鏡拍攝的遙遠宇宙的照片,照片中有成千上萬個星系,儘管所有這些漂浮的星系看起來彼此很近,但它們彼此之間的距離卻很遙遠。

然而,你不能從簡單的顏色中看到的是,每個星系都有一個與之相關的光譜,其中氣體雲吸收特定波長的光,這是基於原子的簡單物理特性,所以當宇宙膨脹時,波長延伸很遠的星系看起來比其他星系更紅,使用這些物理特性,可以計算它們的距離,當距離被分配給它們時,最遠的星系是最年輕最小的。

在這些星系之外,你會發現第一批恆星除了中性氣體什麼都沒有,這段時間內宇宙沒有足夠的時間,將物質拉到足夠緻密的形式,從而產生第一批恆星。在幾十億年前,宇宙中的輻射非常熱,以至於中性原子無法形成光子只能被反射,當中性原子以直線的方式產生光流,並留下一個被稱為宇宙微波背景輻射時,帶電粒子持續不斷,這被認為是大爆炸留下的殘餘輻射或熱量。

這種殘留輻射向各個方向滲透整個宇宙,這是宇宙中最古老的電磁輻射。宇宙微波背景輻射提供了一些關於宇宙整體組成的洞見,宇宙大部分是由暗能量組成的,它是一種神秘的力量,它推動著宇宙的加速膨脹。

其次是暗物質,它只通過它的引力與宇宙的其他部分相互作用,暗物質是不可見的,但它是一種假設形式,被認為可以解釋宇宙中很大一部分的物質,關於暗物質是否真實存在,以及它的成因存在很多爭論,有一種觀點認為在宇宙膨脹之前存在某種質量,在宇宙極度壓縮時,對宇宙物質產生了巨大影響,以至於一些星系團至今仍被其吸引。

最近還發現,隨著暗能量拉著一切,宇宙的加速正在增加。這讓天文學家們很驚訝,因為每個人都相信宇宙中的一切都在減速。

科學家們認為,一定有某種神秘的力量將宇宙分開,空間的結構不只是在膨脹,而是在加速膨脹,我們知道的是如果宇宙不膨脹,引力會導致一切坍縮到一個點,宇宙還沒有這樣做的事實,讓我們可以得出這樣的結論,某種東西阻止了坍縮、抵消了引力,或者宇宙在膨脹,可觀測宇宙的邊緣被稱為粒子視界。

在大約470億光年遠的地方,它總是在後退,既因為宇宙在膨脹,又因為來自越來越大的距離的光最終到達我們,宇宙視界在大約420億光年遠的地方,這是當前的距離,超過這個宇宙時間發出的光,將永遠沒有機會到達我們。

在宇宙視界的另一邊,或者宇宙的盡頭是無限的,有時甚至是不可能的,就像人類想像中思考的那樣,空間的加速膨脹意味著,我們和遙遠星系之間的空間膨脹的速度,比光在空間中傳播的速度還快,因此,可能還有很多其他的星系和世界。

除此之外,科學家們無法就宇宙的基本形狀達成一致,有人相信這是一個很容易想像的球體,是一種巨大的生命和能量的基石,其他人認為宇宙的形狀一定是相反的,呈負彎曲的馬鞍形狀,還有人認為它是平坦的碟形天空。

因此,問題不在於宇宙盡頭是什麼,但如果宇宙有盡頭,如果你看可觀測宇宙的地圖,它雖然這定義了可觀測宇宙,包括大爆炸的理論邊界,但這不是真正的空間邊界,這只是時間邊界,因為我們能看到的東西是有限的,因為光的速度只能讓信息傳播到138億年前的大爆炸。

如果能看到大爆炸之前的一小部分,我們會看到什麼呢?

當宇宙處於最高能量的時候,充滿了物質、反物質和輻射,可能會看到宇宙膨脹宇宙膨脹的速度非常快,然而,膨脹對宇宙的最終命運有一個有趣的結果,關於宇宙的終極終點有很多理論。

如果宇宙繼續無限膨脹,其結果將被稱為大凍結,或者整個宇宙接近絕對零度,最終,恆星形成所需要的氣體將被耗盡,隨著現有的恆星耗盡燃料並停止發光,宇宙將緩慢而無情地增長,黑暗、黑洞將主宰宇宙。隨著時間的推移,黑洞本身將隨著霍金輻射而消失。

也有可能宇宙會自我坍縮,類似大爆炸的逆轉,當然,我們沒有理由擔心任何這些事件,因為它們是在數萬億年後的未來,但有一件事是肯定的,我們生活在一個激動人心的時代,會有越來越多的事情得到解釋,比如暗能量和暗物質,這些可能是解開宇宙中最大奧秘的鑰匙。

當我們再次穿過宇宙視界的地平線時,讓大家看看在評論中你是怎麼想的?

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