宇宙外面是什麼
08-02
宇宙外面是什麼?宇宙外面還有宇宙嗎?或是另外一個空間?宇宙很大,我們一起去看看!宇宙有限嗎?仰望深邃的星空,誰都不免要問:蒼穹有多遠?時間有多長?我們稱作「宇宙」的這個時空到底有沒有邊際?這些問題,科學家好像還不能確切地回答。目前,天文學家認為,宇宙的半徑大約是137億光年,但這只是我們目前有可能觀察到的範圍,在這個範圍之外呢?我們觀察不到,但它可不一定不存在。有科學家分析認為,宇宙的大小有450億光年。那麼450億光年之外呢?是不是就碰到宇宙的邊際了呢?關於宇宙到底有沒有邊際,霍金等科學家乾脆就給出我們宇宙的一個整體的形象:我們的宇宙很可能就像足球那樣,體積有限,但卻沒有邊界,也就是宇宙是有限無界的。什麼意思呢?就像一隻螞蟻在足球上爬動,永遠找不到邊界;一束激光發射出去,它會永無休止地在宇宙內彎曲穿行,永遠碰不到宇宙的邊界。這是在告訴我們:人類就死心吧,通過觀察光波,我們永遠無法看到宇宙的邊界。但宇宙總是有限的吧,宇宙這有限的體積之外 又是什麼呢?還有,時間好像在永無休止地流淌著,時間到底有沒有起點和終點?現在科學界公認,我們的宇宙起源於原始的一個體積為零、密度和能量都無限大的點,這個點發生大爆炸,產生了我們的宇宙。那大爆炸之前呢?大爆炸理論說:探討大爆炸之前沒有意義。我們又弄不懂了,怎麼會沒有意義呢? 大爆炸理論確實只是探討了時間軸從零開始往後的情況,對於大爆炸之前到底有沒有時間,那個密度無限大的點到底是個什麼樣的點,這個點旁邊有什麼,又是什麼原因導致了大爆炸……這宇宙外面有什麼個理論沒有任何說明和解釋。尤其是那個密度無限大的點,誰又能想通?人可以在數學上去想「無限大」有多大,可是現實的世界,又該如何去理解「無限大」呢?宇宙外面的宇宙然而令人震驚的是,有這樣幾位科學家揚言,他們要研究宇宙外面是什麼,還要研究宇宙開始之前,旁邊有什麼。真是開玩笑,我們連宇宙有多大都不知道,連宇宙的邊界都無法觀測到,如何妄談宇宙外面有什麼?連宇宙最初的那個點都說不清,怎敢奢論宇宙開始之前的環境呢?真是一群只知高談闊論的狂想家!他們的話有幾分可信呢?其實這些問題,宗教或玄學談論過,例如神話傳說中就有老道的酒葫蘆別有洞天的故事,人跳入他的酒葫蘆,好像進入了一個無比廣闊的另一個世界中;佛陀也曾說過「一花一世界,一沙一乾坤」,如果他的意思指的是一個沙粒就像一個宇宙一般的話,那麼沙粒宇宙之外有什麼,我們都知道,沙粒宇宙之外或者是流水,或者是空氣,或者是其它的沙粒。酒葫蘆宇宙之外有什麼,人也很清楚。那麼這是不是意味著,我們的宇宙就像一個更大宇宙里的沙粒或葫蘆?我們的宇宙之外還有沒有其他的宇宙或更大的宇宙呢?宗教或玄學家可以這麼說,我們也可以發揮無邊的想像力去想像,因為這些都不需要令人信服的證據來說話。但科學家不能這麼說,科學家要說什麼,是需要拿出令人信服的證據的。那麼聲稱要研究宇宙之外是什麼的科學家又如何收集關於宇宙外面的證據呢?又何時能收集到呢?恐怕到宇宙滅亡的那一天都收集不到吧?我們就等著看這些科學家的笑話吧。 尋找外面對宇宙的影響就在其他所有科學家都認為要想獲取關於宇宙外信息是絕無可能的時候,有聰明的腦袋這樣想:既然獲取宇宙外的信息不可能,那麼宇宙外的信息會不會對我們的宇宙產生什麼影響呢?有可能啊,如果宇宙之外有其他的宇宙的話,那麼宇宙與宇宙之間是不是也有信息交流呢?就像人體的細胞與細胞之間會相互交流信息一樣。宇宙與宇宙之間是不是會相互碰撞,留下什麼痕迹呢?就像球與球碰撞時會在球內部產生振動波。宇宙外的環境是不是也會向我們的宇宙輸入物質和能量呢?就像細胞會從周圍攝取水分和營養一樣。在我們的宇宙,絕大部分是暗能量,我們不知道它是什麼,來自哪裡,如果搞清楚了暗能量,也許它裡面就隱藏著宇宙之外的信息。例如,可能暗能量是來自宇宙外的物質,所以與宇宙內的物質很不一樣,無法被我們觀測到。但對於一無所知的暗能量,我們除了猜測還是猜測,把探測宇宙外信息的希望寄托在它們身上,與空想差不多。試想,如果宇宙外對我們宇宙有什麼影響的話,那麼這個影響將會首先體現在瀰漫整個宇宙的物質身上,就像氣球內充滿氣體,敲打氣球,會首先引起氣球里的氣體出現波動一樣。除了暗能量看似充滿整個宇宙,還有什麼是遍及整個宇宙的?科學家想到了宇宙微波背景輻射。而且宇宙微波背景輻射從宇宙誕生之初就產生了,一直留存到現在。它雖然本身已經是一種波動——電磁波動,但這波動也是會受外界影響的,就像一片樹葉落到水波上,也會激起新的漣漪。因此在我們的宇宙發展過程中,宇宙外對我們宇宙有什麼影響的話,很可能會導致宇宙微波背景輻射也出現相應的類似漣漪那樣的變化。宇宙外面影響微波背景科學家對於微波背景輻射的探測越來越精細了,從20世紀60年代開始到現在,由最初1964年的射電望遠鏡看到的沒有任何波動的渾然一體的圖像,到1989年,宇宙背景探測器探測到背景輻射里一些模糊的斑塊,再到2001年,威爾金森宇宙微波各向異性探測器以600萬到800萬的像素探測到比較清晰的宇宙微波背景斑點,可以看出,宇宙中的背景輻射分布也是很不均勻的,有很多亮點和空洞。2009年至今,普朗克太空望遠鏡位於地球與太陽的一個拉格朗日點上,可以以5000萬像素的解析度來探測宇宙的背景輻射,其靈敏度提高了10倍!而且探測光波範圍擴大了7倍,威爾金森宇宙微波各向異性探測器只能探測頻率為23 G H z~9 4 G H z的光波,而普朗克太空望遠鏡則可以探測頻率為30GHz~857GHz的光波,微波背景輻射最強烈的頻率是160.2GHz,正好在普朗克望遠鏡的探測頻率範圍內。這樣一個探測利器收集到的數據,物理學家們感到異常寶貴和珍惜,他們仔細地去除眾多星體、星系、氣體雲和類星體等對背景圖的干擾和影響,製成了宇宙最清晰的背景輻射圖,於2013年3月21日公佈於眾。宇宙微波背景圖出來之後,我們又能知道它包含了什麼信息呢?也就是如何從中篩選出隱含的有用信息呢?這就需要科學家根據現有的理論、物理現象和規律,來推測什麼圖像可能代表什麼涵義了。這就像風吹樹林,樹林會隨風擺動,並不斷搖晃,如果我們看到樹林不斷擺動的圖像,就可以推測樹林受到了風的吹動,甚至還可以辨認出風向。這就是根據結果推測成因了。 宇宙外面太冷?讓科學家驚訝的是,這次望遠鏡提供的微波背景圖竟然與威爾金森微波各向異性探測器探測到的宇宙背景圖溫度起伏完全一致,只是解析度要高得多。在普朗克望遠鏡發回微波背景圖之前,科學家不敢說威爾金森宇宙背景溫度分布就是探測到的情況,因為背景圖中有很多科學家解釋不了的異常情況,想不到普朗克望遠鏡告訴科學家:那些解釋不了的異常情況就是宇宙真實的溫度分布。早在普朗克太空望遠鏡拍的宇宙微波背景圖公布之前,科學家就有種種推測,其中一個推測就是,如果得到的微波背景圖上沒有任何圖案,比較均勻,只是一些類似電視機沒有信號時的雪花一樣的話,那就有兩種可能,一個可能是,宇宙外面對我們宇宙所產生的影響信號強度太弱,普朗克望遠鏡探測不到;另一個可能是,宇宙外面的環境太冷、太暗、太空蕩,無法對我們的宇宙產生什麼影響,也補充不了什麼能量,更不會留下什麼痕迹。這個推測源於1990年代,當時科學家曾根據弦理論提出一種假說,認為有一個更大的元宇宙包裹著我們的宇宙,但這個元宇宙是個輻射很弱、物質很少的黑暗、空冷的世界。但是普朗克望遠鏡展現給我們的是,宇宙的微波背景並不是像電視機無信號時那樣的雪花屏,而是一幅清晰卻不易解讀的圖案。那麼由此可見,宇宙外面不太可能是空冷虛無的世界,而是一個我們還不能理解的謎題。宇宙前世還是這個宇宙?在普朗克提供的宇宙微波背景圖公布之前,科學家還有一個推測,就是如果得到的微波背景圖上只有小斑點或小斑塊,且分布大體均勻,就像圖案周期性排列的花布的話,那麼很可能我們的宇宙在大爆炸之前就已經存在了,只是上一個宇宙在引力作用下發生了塌縮,縮回一個密度極大,體積極小的點,之後又發生反彈和膨脹,形成了我們現在的宇宙。科學家認為,微波背景圖中有斑塊,說明宇宙外面對我們宇宙還是有一定的影響,由於外面對我們宇宙的影響所產生的斑塊會隨著宇宙的膨脹而不斷擴大,隨之而來的是塌縮。收縮之後又膨脹,這種周期性的收縮膨脹,就形成了均勻排列的小斑塊圖案。這種宇宙循環往複的理論,科學家確實提出過。科學家根據圈量子引力理論認為,如果一個質子那麼大體積的空間里聚集的物質超過了1萬億個太陽質量後,這時引力就會變成斥力。在斥力推動下,物質膨脹擴散,形成現在的宇宙。而引力的存在又會導致物質塌縮擠壓和聚集,於是很多人認為,我們的宇宙膨脹到一定程度,也會在引力下收縮,收縮到一定程度,例如宇宙的總體積比質子還小時,宇宙又會反彈膨脹開來。這樣,一個不斷收縮和膨脹的宇宙循環往複的圖景就形成了。那麼,對於大爆炸理論中那個密度無限大的點,就可以這樣理解了:那是整個宇宙的質量壓縮到質子那麼大的小點時的情況。但現在普朗克的宇宙微波背景圖上,並沒有均勻的小斑塊,因此,先前科學家的推測是不成立的,我們的現在宇宙不太可能是循環往複的來回脹縮中的一次。但現在普朗克的宇宙微波背景圖上,並沒有均勻的小斑塊,因此,先前科學家的推測是不成立的,我們的現在宇宙不太可能是循環往複的來回脹縮中的一次。宇宙外面有其他宇宙?在普朗克提供的宇宙微波背景圖公布之前,科學家還有一個推測,就是根據多元宇宙理論,我們只是眾多無數宇宙中的一個,這些宇宙就像一個個泡泡分布在更大的元宇宙中,每一個宇宙都有自己獨特的物理規律。但宇宙之間很可能會有碰撞或擠壓。科學家認為,如果兩個宇宙發生過碰撞,就應該會在宇宙背景圖像中產生一圈圈的類似漣漪的同心圓痕迹。如果我們能看到這種波動,那也是類似同心圓形狀的。反過來,如果宇宙微波背景輻射中確實出現了同心圓痕迹,那麼就可以推測,我們的宇宙在過去某個時候與另外的一個宇宙發生過接觸或碰撞。那麼進一步就可以推測,我們的宇宙之外至少會有另外一個宇宙,這樣,多元宇宙理論就很可能是正確的。早在2010年的時候,有科學家就在當時獲取的微波背景圖上尋找這樣的痕迹,據說找到了一些蛛絲馬跡,但不是很明顯,如今他們把希望寄托在普朗克望遠鏡提供的圖像上,希望它能給出異常清晰的畫面。現在,雖然普朗克圖像異常清晰了,但同心圓痕迹並沒有因此變得更明顯,科學家還是無法斷定宇宙背景溫度是否按照同心圓的形式來分布。這也許讓多元宇宙支持者有些遺憾,他們心中的另一個宇宙不知何時才能得到證實。其實即使沒有同心圓痕迹,也不能說明其他宇宙不存在,也可能其他宇宙沒有與我們的宇宙發生碰撞。宇宙外面的信息,我們讀不懂雖然宇宙微波背景圖中沒有出現清晰的同心圓的痕迹,但還是出現一些大小不一的斑塊,這些斑塊的排列也還不是完全無規律的,既可以把它粗略地看成同心圓,也可以把它看成4個溫度波動圓區。這4個圓的圓心竟然差不多在一條線上,這條線曾被科學家稱為「宇宙的惡魔軸線」,它可以把這幅圖分成兩個區域,上半球偏冷,下半球偏熱,較熱的半球還有個冷酷的眼睛。為什麼宇宙會出現這樣的背景圖呢?科學家認為,我們的宇宙肯定受到宇宙外的影響。有的科學家認為,這樣的圖案說明我們的宇宙也許碰到了另一個宇宙,之所以同心圓痕迹不是那麼明顯,可能是之前或之後又受到宇宙外界的其它的影響所造成的;也許宇宙外面對宇宙內部在不同時期產生了多次影響,至於是什麼樣的影響,科學家還讀不懂。目前科學家初步猜測,宇宙在爆炸後最初的10秒~30秒就受到了外界的影響而起了漣漪,這漣漪導致了能量和物質的聚集,從而形成了星系,這漣漪也導致了37萬年後宇宙在溫度上出現波動,這波動隨著宇宙的膨脹不斷擴大,從而形成了如今的分布不均的溫度背景圖案。至於宇宙外面是什麼,是什麼導致宇宙起了漣漪,科學家更無法解讀,有很多可能性:可能宇宙外面是被我們宇宙碰遠的另一個宇宙;也可能宇宙外面是更大的宇宙,更大宇宙與我們宇宙之間也可能有物質、能量或信息的交流;可能宇宙外面是我們無法理解的其他情況。這些都是合理的科學推測,雖然也無法形成定論,但它提供了如何探測宇宙外信息的可行的途徑。當然,這只是根據宇宙微波背景輻射進行的推測,相信如果宇宙的外面還有時空和物質存在的話,科學家終究可以找到它們對宇宙內部產生的影響。總的來說從科學上推測宇宙外面是什麼,並不玄乎,也並不是不可能的事情。
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