首頁>科學>

宇宙的盡頭現在的宇宙學家普遍認為,宇宙空間是“有界無邊”的。什麼意思呢?

地球表面就是有界無邊的,只不過地球表面是二維球面,而宇宙空間是三維的。對於數學或者物理專業本科生,用更專業更精確的話來說,就是宇宙空間是個3維閉流形。如果加上時間的話,整個物理時空拓撲上是3維空間和1維時間軸的笛卡爾乘積——這裡我不太確定,希望做廣義相對論和宇宙學的人來指正一下。那麼現在最大的問題是,宇宙空間到底是哪個三維流形?三維球面,三維環面,還是更復雜?就我所知,現在物理學界的答案是,不知道。宇宙學觀測並沒有任何證據表明整個宇宙空間的拓撲非平凡,我們所能看到的宇宙,可能只是一個座標鄰域而已。我們的地球能夠誕生生命,是一個奇蹟。那是因為有很多很多星球,並滿足不了產生生命的條件。同樣的,我們的宇宙能夠誕生地球,也是一個奇蹟。必定有很多很多的宇宙,滿足不了誕生地球的條件。19個自由引數,完好地製造出了我們所看到的宇宙。這些引數很多稍一變動,就不會有生命體適合在這個宇宙生存。

宇宙很有可能是無窮的,即使有限也遠遠超出了我們可觀測宇宙的尺度。目前對可觀測宇宙的觀察,以微波背景輻射為參照物,任意三個前景天體所組成的三角形內角和都是180度。要知道,如果空間是彎曲的,那麼光也會是彎的。我們都知道球面上的平行線會相交,三角形的內角和大於180度。所以至少可觀測宇宙尺度裡,宇宙是平直的。不論哪一種,人類的三維空間都在那個面上而不在內部,所以宇宙都沒有邊界。即使宇宙有限,那麼也是空間彎曲繞回自身,往前走以後又繞回到原地了。問宇宙外面有什麼就好像問北極北邊有什麼、東經180度東邊有什麼一樣。現代人問“宇宙的邊緣是不是一堵牆”與古人問:“大地的盡頭是不是個大懸崖/大瀑布,我會不會掉下去”是一個性質。只有在更高維度的空間,才能到三維宇宙的外面去回望它,可我們一進四維空間就死球了。封閉的宇宙很恐怖,它扭曲到了不斷地繞回自身,就好像開啟一扇門走出去,卻發現自己又回到了房間裡的房子,是個真正逃不出去的囚籠。不過幸好事實並非如此,至於宇宙為什麼是平直的,現在主流的理論是認為在大爆炸之後,宇宙發生了一次劇烈的暴脹,尺度迅速增加,宇宙的曲率被瞬間抹平了。這就好像一隻氣球如果能被吹得無限大,那麼它的表面看起來就像平面了。發現世界是球形之前,人們也會問,世界的邊緣在哪裡?會不會從邊緣掉下去?直到有一天人類發現世界是一個球,這些問題都變得多餘。同樣的道理,宇宙的外面是什麼?也許宇宙的外面就是它的裡面,也許等我們弄明白這個問題時,這個問題已經變得沒有意義。

13
  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 某型號天線塔系統剛強度改進研究