如此巨大的宇宙從何而來?和宇宙之外的世界相比,它可能很小

2021-01-22 科學信仰孫晨

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

宇宙,簡簡單單的兩個字卻蘊含了無盡的奧秘。

在大多數人的心目中,宇宙是充滿神秘色彩的,而宇宙的神秘在很大程度上來源於它的「大」。宇宙有多大?讓我們以人類的視角來仰望宇宙。我們所在的恆星系是太陽系,太陽系很大,容納了八大行星、大量的矮行星以及無數的小行星,關於太陽系的範圍一直存在著爭議,一般認為太陽系的直徑約為1光年,而這一光年對於現在的人類文明而言是一個無法逾越的距離,如果說有朝一日人類能夠在太陽系中任意遨遊,那必將是一個極度輝煌的時代。

可是在我們看來無比廣闊的太陽系只是銀河系中的一個小點,位於銀河系獵戶座旋臂之上,像太陽這樣的恆星,銀河系有多達1000億顆以上,而銀河系的直徑更是達到了16萬光年。

巨大的宇宙從何而來?

直徑達16萬光年的龐大星系,在宇宙中不過是一葉扁舟,像銀河系這樣的星系,保守估計宇宙中至少有上萬億個。怎樣的空間才能夠容納下如此眾多的星系?宇宙有多大?一般來講,我們所說的宇宙也就是可觀測宇宙,可觀測宇宙的半徑為465億光年。

而在這個範圍之外,我們一無所知,而且會一直一無所知,所以可觀測宇宙之外的世界對於我們來說是沒有意義的。為什麼可觀測宇宙之外的世界不可見呢?這還要從宇宙的起源說起,也就是宇宙大爆炸理論,宇宙大爆炸理論的本質仍可以稱為一種假說,但卻是一種證據最為充分的假說,你知道宇宙微波背景輻射嗎?那就是宇宙大爆炸之後留下的迴響。在138億年之前,宇宙由一個奇點開始。

大爆炸發生之後,宇宙便進入了無休無止的膨脹,宇宙膨脹是整個空間的膨脹,越接近邊緣,速度就越快,而宇宙邊緣的膨脹速度遠超光速。

所以宇宙只用了138億年就膨脹出了一個半徑為465億光年的可觀測宇宙,而在可觀測宇宙之外,顯然更大。宇宙膨脹理論是一個非常成熟的理論,通過觀測天體紅移現象,我們能夠直觀認識到宇宙天體的相互遠離,而通過觀測遙遠星系的形狀,也可以對其進行佐證。

運行時間越久的星系,其形狀則越規則,而距離越遠的星系其形狀越不規則恰恰說明了它們是新形成的。一切的觀測皆要藉助於光,而宇宙邊緣的膨脹速度遠超光速,這就決定了人類的觀測被限定在了一定的區域之中,更遠的地方我們是永遠無法看到的。

和宇宙之外的世界相比,宇宙很小

無論是宇宙誕生之前的奇點,還是現在已經膨脹到無比巨大的宇宙,都面臨著一個相同的問題,那就是宇宙之外有什麼?對此,有兩種截然不同的觀點。相對主流的觀點認為,宇宙之外什麼也沒有。這種認知與現有的物理理論最為契合。

物質、時間、空間皆是隨大爆炸而產生的,所以在大爆炸發生之前,沒有物質,也不存在時間和空間,這些東西都擠壓在一個密度無限大而體積無限小的奇點之中,而在奇點之中,一切的物理定律都不起作用。很多人認為,這樣的解釋太過令人沮喪了,雖然我們無法看到可觀測宇宙之外的世界,但如果宇宙之外什麼也沒有,那似乎整個宇宙存在的意義都會不足,於是人們開始建立一些更為有趣的理論來試圖描繪宇宙之外的世界。

一種理論認為,在宇宙之外還存在著另外一個無限的空間,而宇宙就蘊含在這個無限的空間之中。

而另一種理論認為,我們的宇宙並不是孤立存在的,我們的宇宙只是眾多宇宙之中的一個,這樣的理論又被稱之為平行宇宙理論或多重宇宙理論。在每一個獨立的宇宙之中,都有著一整套獨立的規則,我們宇宙中所有的物理定律並不適用於其它的宇宙。

不管是無限空間理論,還是平行宇宙理論,都為我們描述了一個無法形容的廣闊空間,而在那樣一個無限廣闊的空間之中,我們的宇宙會顯得微不足道。站在不同的角度會對世界產生不同的認知,站在人類的視角,從太陽繫到銀河系,再到整個可觀測宇宙,我們會驚嘆宇宙很大,而以上帝視角來看,宇宙又會變得很小。#百家探索#

相關焦點

  • 宇宙誕生之前是什麼?「奇點」從何而來?宇宙之外是什麼?
    多種證據和理論推測表明,宇宙很可能來自於138億年前一次包含我們現在這個宇宙所有能量(包括轉化成物質的能量)的奇點能量子。許多人產生了一系列的疑問,諸如宇宙為何要有這次神秘的大膨脹哪?這個奇點所蘊含的巨大能量又是從何而來哪?宇宙之外是什麼?宇宙誕生前是什麼?
  • 宇宙從何而來?為什麼自然法則會產生一個對生命如此好客的宇宙?
    沒有人知道第一個空間、時間和物質是如何產生。科學家們正在努力解決更深層次的問題。如果沒有開始,那麼自然法則從何而來?宇宙為何"知道"演化?為什麼自然法則會產生一個對生命如此好客的宇宙?這些問題十分困難,科學家們正試圖用大膽的新想法和新的實驗來檢驗這些想法。
  • 宇宙由奇點爆炸而來,那奇點又從何而來?我們又從何而來?
    根據廣義相對論計算出的宇宙膨脹模型得知,138.2億年前宇宙誕生之初,所有的物質都集中在一個0維的點。這個點沒有時間、沒有空間,我們所知的這一切物質都包含在這個點中,它的密度超越我們已知的任何事物,從而使得它的時空曲率變得無窮大。我們無法形容這個點,也就在某一刻,這個點,發生了一次劇烈的大爆炸。而從這個時候開始,空間和時間在量子真空中誕生。
  • 宇宙中的物質從何而來?為何大爆炸之後,宇宙中會形成各類元素?
    大約150億年之前,一個體積無限小、密度無限大、溫度無限高的點出現了,這個點就是科學家們口中的「奇點」,然後在137億年之前,奇點爆炸宇宙誕生,時間和空間的概念也隨之出現。伴隨著宇宙大爆炸,宇宙開始迅速的膨脹,最先出現的是光子、電子、中微子、質子和中子。
  • 宇宙從何而來?來自虛無,還是永恆就存在?
    史蒂芬·霍金在《時間簡史》中描述了時間和能量如何隨大爆炸的產生而存在,但是科學定律在奇點上崩潰,使我們無法回顧時間。就大爆炸理論而言,回顧大爆炸之外毫無意義。也許如此,但是,一個關於宇宙的創造和演化的理論並不能解釋宇宙大爆炸到底是從哪裡來的,這是非常遺憾的事情。假設在「大爆炸」之前絕對虛無,我可以從那裡開始,但是,如果另一方面,有必要解釋一下它是從哪裡來的。
  • 構成宇宙大爆炸的物質從何而來?
    然而,「膨脹宇宙」等模型產生了許多不同的觀點。這個模型假設,就在大爆炸之前,宇宙中充滿了一種不穩定的能量形式,而我們對它的性質一無所知。在某一時刻,這種能量被轉化為基本粒子,我們今天所觀察到的所有物質都是從這些基本粒子中產生的。這個點就是我們所說的大爆炸或奇點。這個模型的結果是,我們看到,如果一個很小的空間包含這種形式的能量,這個空間就會迅速膨脹,產生同樣的能量。
  • 我們從何而來?宇宙從何而來?137億年來世界發生什麼了?
    「我們從何而來?」、「宇宙從何而來?」兒童時代的我們總會想到這個問題,但隨著年齡的增長,大多數人在之後的時光可能都會將這個兒時的問題拋之腦後了。目前科學家普遍認為,我們的宇宙源自於137億年前,一個體積無限小,密度和引力無限大,時空扭曲率無限大的奇點的爆炸,也就是俗稱的大爆炸理論。——Big Bang大爆炸發生後宇宙不斷地膨脹,溫度和密度也逐漸下降,溫度的逐步改變催生了原子、分子,然後複合了氣體。
  • 既然宇宙是通過奇點爆炸而來的,那奇點爆炸的原材料又從何而來?
    引言:關於宇宙是如何誕生的這個問題,科學家早在上個世紀就提出了一個不可思議的模型,一個奇點的爆炸誕生了一個宇宙。雖然沒有充足的證據證明這一理論,但這絲毫不影響它成為了主流理論。既然宇宙是通過奇點爆炸發展而來的,那麼爆炸原材料又從何而來呢?
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    自從人類開始有意識想要去了解我們所處的世界的時候,小到一顆原子,大到整個宇宙,我們發現人類在解決問題的同時,又會有新的問題出現,人類在找到一個答案的時候,又出現更多的謎語等待我們去解決,似乎探索未知是一條無止境的路。我們從未有一刻不想知道宇宙的起源是什麼,它從哪裡來,最後往何處?
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    在太陽系之外,還有著直徑達到20萬光年的銀河系。20萬光年是什麼概念呢?太陽系的直徑大約2光年,NASA在1977年發射的旅行者1號,至今還未飛出太陽系。若是5年內還離開不了,旅行者1號就會徹底和地球失聯了。屆時,即便離開了,對人類的意義也不大了。而20萬光年,是人類完全超乎想像的數字。 既然如此,人類還有必要探索宇宙嗎?想讓人類放棄,顯然也不太可能。
  • 科學家:宇宙有可能是一個巨大生物,黑洞負責清理排洩物、垃圾
    既然如此,人類還有必要探索宇宙嗎?想讓人類放棄,顯然也不太可能。人類開始探尋宇宙的根本,比如宇宙的誕生?宇宙最初由一個奇點發生大爆炸而來,大約在137億年前,宇宙誕生了之後,不斷膨脹,膨脹到如今直徑大約930億光年,還沒有終止。科學家不禁大膽猜想,宇宙有沒有可能是一個活物呢?就像人類一樣。只不過宇宙比人類巨大的多。
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    科技的幫助下,人類順利走出地球,當人類看到地球之外的世界,才意識到,原來宇宙是如此浩瀚精彩,這加快了人類對宇宙探索,人類依靠著自身科技,加上對宇宙的事物充滿好奇心,所以才能在短時間內突破自己,成為地球高智慧生物,並且在很短的時間內實現了科技飛躍,人類還沒有走出地球的時候,對於宇宙中的事情我們只能嚮往
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    但是也有人認為宇宙的外面是另外的宇宙,即多元化宇宙,雖然我們的宇宙極其廣大,但是在我們的宇宙之外是什麼樣的情景?其實有著無限種可能,既然我們的宇宙能憑空誕生,那麼其他的宇宙就不能憑空誕生嗎?這是沒有道理的,就好像細胞的分裂,一個分裂成兩個,兩個分裂成四個,四個分裂成八個,如此等等,每個細胞都是一個單獨個體,裡面有細胞液細胞核等,但是在細胞的外面還有著和它一樣的細胞,就好像一滴水,裡面有著億億顆原子,每一個原子的外面還有很多的原子,如果把我們的宇宙看著很小個體的話,那麼實際上它和細胞與原子的情形差不多,因此宇宙的外面很可能有著無數個宇宙。
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