当静夜仰望深邃星空,星光点点,亿万星辰闪烁,它们来自数百万光年甚至数十亿光年之外的宇宙深处。或许那些星光的发源地早已消失,或许它们正在寂灭之中,或许它们如同太阳一样,正值生命的盛年。
然而,那些对这广阔宇宙有着朦胧认知的人会懂得,仅银河系一隅便有着数十亿颗璀璨的星辰,远远超出我们在地球上所能目睹的几千颗。在我们的银河系之外,还有超过1500亿个星系闪烁着光芒,每个星系都拥有其庞大的星群。我们的大脑在相对论的领域中挣扎,试图理解这些浩瀚的数字,因此许多人倾向于认为宇宙是无边无际的。但这是否真实?宇宙是无限还是有限?
这是一个错综复杂的问题。
对于宇宙究竟是无限还是有限,最初的答案似乎是——不知道。我们可以肯定的是,大爆炸理论指出了138亿年前的一场宇宙巨变,开启了我们所知的可见宇宙时代。然而,因为宇宙的不断膨胀,加之宇宙每个可观测角落明显加速膨胀的趋势,我们能探测到的最远光线约在460亿光年之外。这意味着,就目前所知,宇宙的直径至少为930亿光年,可能更庞大,但我们无从得知。自大爆炸以来,那个普遍认为的“宇宙边缘”发出的光线,尚不足以穿越无尽的宇宙到达地球或我们的太空望远镜。
对于宇宙的本质以及其诞生之谜,大多数人的认知使问题更为复杂。许多人将大爆炸想象成在一片空无一物的虚空中发生,一个既无能量也无物质的真空突然开始膨胀,以难以想象的速度迸发出物质和能量,最终形成了我们今天所知的星系团、星云、恒星、行星和卫星。
然而,这种简化的观点关于大爆炸,在很大程度上被专家所忽视。理解宇宙终极奥秘的关键,在于大爆炸并不是从影响空间其余部分的一个点开始的。所有的空间都参与了这场大爆炸,此前,所有空间都被压缩在一个近乎无限小的体积中。
在大爆炸的初始瞬间,宇宙物质的密度和体积相对均匀,但随着冷却与分化成原子,质量密集区与空旷空间区愈发清晰。所有的能量与物质开始膨胀,它们以光速分离,同时,物体间的空间也在膨胀(速度甚至可能超过光速)。
这便是我们能够探测到来自465亿光年外的光线的原因,尽管宇宙仅以当前的形式存在了138亿年。
这现象揭示了宇宙似乎存在一个“边界”,仿佛可以从理论上走出这个宇宙“边界”,并从外部观察它。然而,我们缺乏证明这种“边界”存在的证据,这也为宇宙无限的理论提供了有力的支撑。
宇宙会是无限的吗?
对于人类而言,任何事物的“无限”概念都难以理解,因为我们的存在本质上由边界和限制所界定,“无穷无尽”的概念难以想象。然而,如果宇宙确实是无限的,那么在某处(无论几率多小),可能存在与此处原子和分子排列完全相同的地方。进一步推理,可能还有另一个地球,生命以相同的方式演化,意味着在这个无限的宇宙中,存在着另一个“你”。
这听起来像是科幻小说的情节,但这正是讨论“无限”时必须面对的议题。尽管这些看似荒诞的思想实验似乎不可能,但找不到确凿的证据来反驳它们。
一些理论家和天体物理学家,包括爱因斯坦,曾试图确定宇宙的“形状”,特别是在爱因斯坦的理论提出时间和空间可以弯曲甚至折叠之后。在这些关于宇宙形态的流行理论中,有一种是“闭环”理论。想象一下,就像从地球看世界,人们几个世纪前还相信世界是平的,因为他们只能看到地平线,看不见地球的曲率,直到最终认识到它是一个球体。
在更大的宇宙尺度上,当我们观察整个宇宙时,它看似平坦,如同一张纸,没有明显的曲率。然而,如果我们持续观察宇宙的“另一面”,期望能找到与地球类似的模式相似性,就像在地球上的旅行者若一直前行,终将回到起点。
虽然目前我们无法看到宇宙的曲率,但假设宇宙至少是我们目前可观测宇宙的250倍大,那么它有可能形成闭环(超出我们的认知能力)。尽管这将使宇宙的体积远超我们当前所见,但这是完全可能的。鉴于此理论上的限制,宇宙似乎又是有限的。
最终,围绕大爆炸、宇宙的尺寸和形状、多元宇宙、暗能量、暗物质以及其他数十个神秘话题的讨论,持续吸引着那些终其一生研究星辰的专家。科学家和学者偏爱确定的答案和可测量的数据,但在涉及最大可知尺度(整个宇宙)时,这些明确的答案往往难以捉摸,或无法证实。随着对真理的探索不断前进,人类可能需要接受一些谜团可能永远无法解开的事实。
人类建的房子,实用面积是有限的还是无限的?把旧的房子拆了重建,实用面积就变了。宇宙也一样,在拆除和建设中演化着。