宇宙的邊緣在哪裡?

2020-12-03 新浪科技

來源:新浪科技

新浪科技訊 北京時間11月20日消息,據國外媒體報導,當伽利略在1610年首次用望遠鏡看向宇宙時,他發現了隱藏在銀河系中的「無數恆星團」。自那以後,我們的宇宙已成倍增長。大約三個世紀後,當天文學家製作了更先進的望遠鏡並發現銀河系只不過是「宇宙中眾多星系」中的一個時,宇宙的邊界再次向外延伸。很快,他們發現,宇宙也在膨脹,星系之間的距離越來越遠。

如今,越來越大的的望遠鏡已經告訴我們,可觀測的宇宙直徑可達到難以想像的920億光年,其中大約包含2萬億個星系。但是,天文學家仍不知道,在已知的宇宙之外,到底還有多少未知的宇宙。

加州大學歐文分校的維吉尼亞·特林布爾說:「宇宙總是比我們看到的更大。」

製造更大的望遠鏡對擴大宇宙的邊緣已經無濟於事。「望遠鏡只能看到可觀測的那部分。我們看不到宇宙誕生之前的過往,」NASA哥達德空間飛行中心的宇宙學家、諾貝爾獎得主約翰·馬瑟解釋說,「所以,我們的視線完全受到了限制。我們已經竭盡所能,看到能看見的一切了。」馬瑟也是詹姆斯韋伯太空望遠鏡的首席科學家。在宇宙邊緣,我們看到了大爆炸遺留下的光輝,即所謂的宇宙微波背景輻射(CMB)。然而,這還不是宇宙的魔法邊緣。我們的宇宙仍在不斷前進。我們可能永遠不知道邊緣在哪裡。

最近幾十年,宇宙學家一直試圖通過先確定宇宙的形狀,來解決這個謎團,就像古希臘數學家埃拉託色尼用簡單的三角函數計算地球的大小那樣。理論上,我們的宇宙可能具有三種形狀中的一個,到底是哪種形狀取決於空間本身的曲率:鞍形(負曲率),球形(正曲率)或扁平形狀(沒有曲率)。

鞍形宇宙的支持者比較少,而球形宇宙對我們地球人來說似乎更加容易理解。我們的地球是圓形的,太陽和其他行星也是圓形的。一個球形宇宙意味著,你可以在宇宙中向任何一個方向前進,最終仍可以回到起點,就像麥哲倫和他的船員環遊地球一樣。愛因斯坦將這個模型稱為「有限而無界的宇宙」。

但是從二十世紀八十年代後期開始,為研究CMB而建造的一系列軌道觀察站進行了越來越精確的測量。測量數據顯示,宇宙根本沒有曲率。至少,在天文學家可測量的有限範圍內,宇宙是平坦的。假如宇宙真的是一個球形,那麼這將是一個無比巨大的球體,以至於我們觀察到的整個宇宙都不足以顯示出任何曲率。

「宇宙平坦得仿佛像是一張無邊無際的紙,」馬瑟說,「若是如此,你可以向著任何方向無止境地前進,而宇宙幾乎不會有多少變化。」你永遠無法走到平坦宇宙的邊緣;你只會發現越來越多的星系。

大多數天文學家對此沒有異議。一個平坦的宇宙既符合觀察也符合理論。所以,扁平宇宙論是現代宇宙學的核心。

但問題是,不同於球形宇宙,一個扁平的宇宙既可以是無限的,也可以是有限的。而且,我們也沒有一個真正的方法可以辨別差異。「你根據什麼來區分一個扁平的宇宙是不是無限的呢?」特林布爾說,「沒人知道。」

因此,天文學家寄希望於理論:一種可以提供間接證明的模型。例如,物理學標準模型預測了許多粒子的存在,例如著名的希格斯玻色子。即便尚未真正發現,物理學家仍認為這些粒子真實存在。

「如果你對目前觀察到的一切有一個很好的解釋,並且這個解釋也可以做一些準確的預測,那麼你就會傾向於相信事實就是如此,」特林布爾說,「這就是大多數科學家眼中的科學。」(勻琳)

相關焦點

  • 宇宙的邊緣在哪裡?宇宙到底是有限的還是無限的?
    宇宙到底是有限的還是無限的,科學家們為此爭論不休,如果宇宙是有限的,那麼它的邊緣在哪裡呢?如果是無限的,那麼宇宙中會不會有平行世界的存在呢?有人說宇宙直徑有920億光年,也有人說宇宙直徑有1860億光年,甚至還有人說宇宙直徑有3000億光年。傳統的、經典物理學的說法是,宇宙直徑137億光年,與宇宙年齡相等,因為宇宙是以光速擴張的。還有的說:宇宙是無邊無際無始無終無限大的,因此也就不存在所謂邊界問題。
  • 宇宙有沒有邊緣?有的話是哪裡?沒有的話又是否循環?
    本文的標題極具哲學色彩,非常值得人深思回味,首先第一個問題,宇宙有沒有邊緣?有的人認為宇宙有邊緣,而有的人則認為宇宙沒有邊緣。認為宇宙有邊緣的人只是把宇宙當成了一個普通的空間,只是稍大一些,而認為宇宙沒有邊緣的人則是本來就把宇宙定義為一切。
  • 宇宙有邊緣嗎?如果有,它在哪裡?
    換句話說,宇宙有邊緣嗎?如果有,它在哪裡?圖註:藝術家對可觀測宇宙的對數尺度概念。星系讓位於大型結構和大爆炸在郊區的熱,密集的等離子體。此"邊"只是時間上的邊界。信不信由你,實際上有三種不同的方式來思考這個問題,每種方式都有不同的答案。
  • 宇宙的邊緣是什麼?
    就是現在的宇宙。宇宙目前還在繼續膨脹,那麼宇宙的邊緣在哪裡呢?他有沒有盡頭呢?答案是否定的。因為目前人類最大的哈勃望遠鏡,只能探索到100億光年的宇宙空間,無法對更遠的空間進行探索。宇宙的邊緣是虛無縹緲的空間,還是堅不可摧的構造。目前沒有人能夠回答。就算知道答案,也沒有多少意義,因為人類永遠無法到達那個地方。
  • 第二十二章 宇宙邊緣在哪裡?宇宙並不複雜,複雜的是我們的意識
    人類一直都很好奇我們生活的宇宙到底有多大?邊界到底在哪裡?宇宙之外是否還存在另外的宇宙?一直都是困擾著人類的好奇之心。當我們面對前後左右上下都是浩瀚的星空時,我們一下就蒙逼了,聽說了這個星星離我們幾光年,那個星星又離我們幾百光年,幾萬光年,幾億光年,要知道這個光年可是光運行一年的距離啊。
  • 宇宙的邊緣在何處?在光速下,我們能到達宇宙的邊緣嗎?
    宇宙神秘的「邊緣」每當科學家和太空學家開始討論光速時,就會發生一些非常奇怪的現象。人們的共識消失了,似乎都對-- 宇宙速度限制這個聖杯的性質、局限性和特殊品質有了自己的看法。有這種宇宙常數,使我們能夠學習宇宙中無數關於宇宙的事情,這也是「光年」這個術語的基礎,這是光在一個Julian年中通過真空的距離。 「光速」約為每秒300,000,000米(大約每秒186,000英裡)。去宇宙邊緣旅行會是一個棘手的問題,因為宇宙不僅在膨脹,而且在加速膨脹。 我們之所以知道這一點,因為可觀測宇宙遠處的星系似乎比靠近我們的星系移動得更快。
  • 宇宙的邊緣竟然有一堵牆?
    宇宙的邊緣在哪裡    那麼宇宙到底是有多大呢?我們現在地球是位於宇宙可觀測的中心,但並不是宇宙的中心,我們可觀測整個宇宙是一個超大的球體,其直徑大約是在930億光年。那麼宇宙到底是不是無邊無際的呢?這個到目前為止也是無法解答的,或許宇宙是無限的也或許是存在著某種邊界。    對於宇宙我們無法探知它有沒有邊界,但是我們可以確定的是現在人類能夠最遠看到哪裡,光速在真空中是一個定數,宇宙誕生時間為137億年之前,那麼這是否就表示,我們最遠能夠看到137億光年這麼遠。
  • 從地球到宇宙的邊緣有多遠?
    ,所以它才沒有中心和邊緣。既然宇宙是沒有邊緣的,那就沒有從地球到宇宙邊緣有多遠之說。如果非要問有多遠? 那就是無限。這是根據愛因斯坦的宇宙論述對這個問題做出的回答。通過以上的描述,大家知道了「宇宙是有限無界」的觀點並不是宇宙大爆炸理論提出的。那麼現代的主流學說「宇宙大爆炸理論」是怎麼認為的?他們從愛因斯坦的靜態宇宙模型出發。
  • 如果站在宇宙邊緣,能看見138億年前的宇宙大爆炸嗎?
    宇宙的年齡為138億年,宇宙中的光最遠只能傳播138億光年。既然如此,倘若我們站在宇宙的邊緣,也就是宇宙中的光能夠到達的最遠地方,在那裡能否看到138億年前的宇宙大爆炸景象?關於這個問題,首先要明確兩點,一個是「138億年前的奇點在哪裡」,還有一個是「目前的宇宙邊緣在哪裡」。然而,這兩個基本的問題並沒有想像中的那麼簡單。
  • 分析宇宙的邊緣到底在哪裡,帶你全面了解宇宙世界
    擁有無數天體的宇宙看似混亂,卻有著它不變的運行規律,那就是天體在誕生與消亡,創造與毀滅之間的循環往復,這一規律將所有星繫緊密地聯繫在一起,宇宙中存在著數十億個星系,每個星系都有數十億顆甚至數萬億顆恆星,因此恆星的數量很可能比地球上所有海灘上的沙粒還多,而我們計算的僅僅是現存的恆星,還沒有考慮到已經消亡的正在形成的,以及未來將要誕生的恆星。
  • 到宇宙邊緣有多遠?
    到宇宙邊緣有多遠?如果您想像的那樣深入太空,會遇到什麼?您可以走多遠,還是可以無限行進?您最終會回到起點還是會繼續遍歷從未遇到過的空間?換句話說,宇宙是否有優勢?如果有,優勢在哪裡?信不信由你,實際上有三種方法可以考慮這個問題,並且每種方法都有不同的答案。
  • 用手電照天空1分鐘後關閉,光去了哪裡?能到宇宙邊緣嗎?
    要是一直拿著手電筒照,這些光會跑向哪裡?地球以外假如有人的話,他們會不會被我的手電晃到眼?如果我把手電關閉,剛才發射的光子能飛到宇宙邊緣嗎?現在除了手電筒照天空以外,城市的夜景中還有隨處看見的大功率探照燈,甚至是將光子在發射腔中壓縮以後射出去的雷射,這些比手電筒的光度更大,問題是這些光能飛到哪裡?
  • 宇宙到底有多大?在遙遠宇宙的邊緣,有一堵「牆」存在!
    但是隨著科技的發現,人類對宇宙又有了新的認為,我們發現地球不過是浩瀚宇宙中沙粒一般的存在,宇宙那麼大,仿佛永遠都看不到邊際。 宇宙有多大? 在我們普通人的眼裡,地球已經很大了,如果沒有先進的交通工具,想一個人走遍地球根本就是不可能的事情。
  • 科普:為什麼我們永遠無法到達宇宙的邊緣
    探測結果表明,宇宙不僅在膨脹,而且正在加速膨脹。更關鍵的是,它的膨脹速度比以前科學家認為的要快得多。既然說到膨脹,有個問題就是繞不開的,如果宇宙在膨脹,那麼它的邊緣在哪裡?我們從可觀測的宇宙開始解釋,所謂可觀測宇宙是人類所看到的宇宙範圍,所以有邊緣。
  • 人類有可能追尋到膨脹宇宙的邊緣嗎?答案是悲觀的:永遠不可能!
    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。
  • 在宇宙「邊緣」有什麼?
    人類已經研究宇宙很久了,但是那麼久了人類還是沒有能夠在太空中待得很久,人類走出了地球,研究了銀河系和太陽系,但是人類能夠研究的宇宙範圍是930億光年,但是還不是宇宙的邊緣,人類還是沒能研究得出宇宙之外,沒能到達宇宙的邊緣看一下宇宙之外的世界有什麼,這是十分遺憾的事?
  • 宇宙究竟是有限還是無限的?如果是有限的,人類能否到達宇宙邊緣
    據估計,宇宙中至少有20億個像銀河系這樣大的星系。宇宙的龐大超出了人類的想像,但至今仍然有一個令無數科學家抓破腦袋的問題,宇宙是有限的還是無限的?如果是有限的,那麼宇宙的邊緣在哪裡? 宇宙是有限還是無限的奧秘困擾了人類數千年,但至今未能找到正確的答案。
  • 如果我們到達宇宙邊緣,將會看到什麼?以下這3種可能!
    隨著我們對宇宙的不斷研究,就有人提出了一個問題,宇宙到底有多大?宇宙的邊緣到底在哪裡呢?當我們到達宇宙邊緣的時候,我們會看到些什麼呢?首先我們先要找到宇宙的邊緣在哪裡,根據愛因斯坦所提出的相對論,如果想要到達宇宙的邊緣就必須要到達光速,到達光速之後,所有的物體都會呈現出靜止的狀態,所以如果我們想要找到宇宙的邊緣,那麼它一定是一個靜止的狀態。
  • 930億光年外是宇宙的邊緣嗎?如何能到達宇宙的邊緣?
    是宇宙的邊緣嗎?其實答案很簡單:930億光年外還是我們的宇宙。但這樣回答有小朋友就不樂意了,既然還是我們的宇宙,那為什麼說宇宙是930億光年的呢?這就要從930億光年的來歷說起。直徑一般是用在圓(平面二維)或球(立體三維)上的,我們的宇宙是立體的,所以自然就是一個半徑為465億光年的球了。那麼這個球就是我們的宇宙了嗎?如果去到這個球的邊緣上會怎麼樣?伸出手去會不會摸到天使?
  • 一秒一光年的飛行器,能發現宇宙的邊緣嗎?
    銀河系的直徑是10萬光年,這個超光速飛行器飛到銀河系的邊緣,也只需要區區的6小時42分鐘。所以說,探索銀河系只不過是小兒科。目前可觀測的宇宙半徑是460億光年。這個距離,超光速飛行器要到達的話,大約需要不間斷的飛行1459年,橫穿可觀測宇宙則需要3076年。不過,宇宙空間的真實半徑肯定不會只是460億光年,飛行器還將繼續向前挺進。