可觀測宇宙的外面到底是什麼?
自從上期我們說過為什麼宇宙年齡138億年,宇宙直徑卻有930億光年? - 知乎專欄後,引出一個更勁爆的話題:
既然人類目前的可觀測宇宙尺度是以465億光年為半徑的巨巨巨型天球,那麼它的外面到底是什麼?
當時我在文中只簡單了一句:可觀測宇宙外面還是宇宙。這個答案似乎不是很給力,更不討人喜歡。本期我們就好好說透它。
先說說,為什麼可觀測宇宙的外面還是宇宙呢?
憑啥下這種結論?
以前我們說過,科學家測出的可觀測宇宙半徑,是根據測定宇宙微波背景輻射(CMBR)光子的紅移量,得到了共動距離,約是465億光年,這就是可觀測宇宙半徑。
宇宙微波背景輻射又是啥了?代表什麼?
其實就是宇宙大爆炸的餘暉,宇宙空間中傳播的第一束光,在此之前光子還沒有形成,所以我們無法再往前打探了
(當然,有朝一日要是能發現原初引力波——大爆炸時產生的宇宙時空漣漪,那就另當別論了)。
這就是說,宇宙微波背景輻射就像一道屏障——一道時空屏障,把我們囚禁在人類可觀測宇宙這個巨型天球當中。
▲藝術家對可觀測宇宙的大尺度構想圖:以太陽為中心,朝外是太陽系內行星和外行星,柯伊伯帶,奧爾特雲,南門二,獵戶臂,銀河系,仙女座星系,鄰近星系,宇宙纖維狀結構,宇宙微波輻射以及處在邊緣的不可見的大爆炸等離子體。
你可能會說,
這意味著地球處在宇宙的中心啦?!
當然不是,我們只是位於自己的可觀測宇宙的中心,千萬別太自作多情。
宇宙基本原則告訴我們,從大尺度空間來看,宇宙是均勻的、各向同性的。說白了就是從宇宙各處觀察,在任何方向上看出去都是一樣的。想像一下,幾百億光年之外的有一幫外星人也在觀察宇宙,同等技術條件下,看到的宇宙跟我們人類其實是一樣的,
人家也處在自己的可觀測宇宙的中心。
(說不準這兩個可觀測宇宙有重合的部分。)
要是還沒咋理解的話,不妨再想想,如果你坐在一葉小舟漂泊在汪洋大海的深處,無論朝哪個方向看到的海洋都是一樣的,對吧。同樣我效仿你的話,只要我們倆隔得足夠遠,也會是看到各個方向的海洋都一樣。
所以都是一個道理。只不過宇宙看起來是三維的,海洋看起來是二維的。
這時,你可能要問了:看起來一模一樣的汪洋大海,又是從哪兒冒出來的?換句話說,不同觀測者看到的這些個可觀測宇宙,又是怎麼來的?
當然是從宇宙大爆炸那兒來的。又因為宇宙加速膨脹的原因,才演變成如此這般巨不可測的尺度!
宇宙加速膨脹,又該如何理解呢?
換個說法,就是宇宙本身的構造在加速膨脹。當然是指大尺度的時空構造,至少是星系之間正在彼此相互遠離。
造成這種離間關係到底是誰?
誰在幕後操縱宇宙膨脹?
這就是傳說中的暗能量,能夠產生類似反引力的作用力——斥力,但又不是通常所說的一種斥「力」,也沒有具有如此秉性的能量,只好稱其為暗能量。
根據最新測算,它占整個可觀測宇宙68.3%的質能。可以說是本宇宙絕對的大股東。
有人稱之為【反引力】,有人稱之為【萬有斥力】,也有人稱之為【真空能】,但不管怎麼樣,我們現有科技手段還沒法進一步了解它。
我說一大堆,到底要表達什麼?
我就是想說一個結果,我們的可觀測宇宙外面其實還是宇宙,一個由若干個觀測者的可觀測宇宙構成的更大宇宙。
想想看,一個不斷膨脹、沒有中心的宇宙,在任意地方觀測,都會有各自的可觀測宇宙。這些個可觀測宇宙,有的可能有重疊部分,更多則不會重疊,但加在一起,不就構成了更大的宇宙嘛!
至於深刨追問,這個大宇宙到底有多大?有沒有邊界?科學家們當然也說不準。畢竟無法觀測,無法驗證。由此推導的所有宇宙模型,比如百納被多重宇宙、暴脹多重宇宙、全息多重宇宙,甚至由10^500個宇宙組成的弦景觀……都還只是理論物理學家的思想盛宴而已,假說罷了。
不過呢,我還是比較贊同科幻大師阿西莫夫曾說過的:
「未來某日,廣袤無際的世界或許會在我們面前展露,到那一天,我們終將認識到,現在我們所知的,或者說我們認為自己所知的,跟那個更加宏大的整體相比,只不過是一點兒微不足道的碎片而已。」
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