为什么天文学家断言:人类永远无法到达宇宙边界?

文摘   2024-12-05 19:20   河南  

宇宙学上有个最基本的原理,叫各向同性,也就是无论观察者身处何地,无论观察方向如何,宇宙总是以同样的方式呈现给观察者,以地球为原点,半径465亿光年画一个球体,就是现在宇宙学观测的极限,也叫哈勃体积。

但是需要注意的是,可观测宇宙只是全宇宙的一小部分,所以它的边界也绝不是宇宙的边界,就像飞出地球不是飞出太阳系一样,根据爱因斯坦的广义相对论,天文学家认为宇宙的体积是有限的,但它的边界是无限的。

我们用蚂蚁举例子,如果把小蚂蚁放在气球表面,它会向任何可以想象的方向跑任意长的时间,而不会遇到一个确定的边缘,因此在昆虫看来,它就像在一个无限大的结构上移动,现在的我们就是宇宙中的蚂蚁,就算是驾驶光速飞船,我们也不可能飞出本宇宙,甚至连任何阻碍都遇不到,因为宇宙是一个闭合的球面,我们实际上是在环宇宙航行,最终只会回到起点而已。

宇宙学家安德烈·莱恩认为,我们的宇宙并不代表万物的总和,而只是无限的子宇宙链条中一个无限小的环节,因此自大爆炸以来,宇宙的大部分将继续以膨胀的方式扩张,而这种发展只会在一些气泡状的部分区域停止,所以每个宇宙世界都可能包含自己的自然常数值,因此也包含完全不同的物理定律

从理论上讲,各个部分宇宙甚至有可能相互接触,比如我们宇宙现阶段的膨胀,就有可能在未来跟另一个宇宙合并,而不是无限膨胀下去,但是如果宇宙无限膨胀,那么膨胀得越快,它就会变得越冷,因为暗能量的影响加速了宇宙的膨胀,根据我们目前的知识水平,各个星系之间的空间也将不断增加,因此光子最终将红移到无法辨认的程度,一旦形成新恒星的气体用完,已经存在的天体消失,宇宙就会变得一片黑暗。

在这种情况下,飞船的速度肯定是跑不赢宇宙走向终结的速度的,还有一些天文学家认为,宇宙的终结绝不是不可逆转的终结,而是为新宇宙的诞生铺平了道路,因此实际上宇宙处于一个稳定的衰落和上升的循环之中,这种节奏的转变点不能称为大爆炸,而应该称为大反弹,也就是从膨胀到坍缩到再膨胀的过程。

总体来看

在光速限制每秒30万公里的情况下,宇宙的边界更像是一个水里的月亮,我们能肯定它存在,但是到达它首先就需要超光速,而这又是不可能的,所以在可以预见的未来,有关宇宙边界的一系列问题,都还只能是未解之谜。

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