“宇宙的盡頭”是什麼?
如今,在書籍和報紙的标題會看到諸如“目前為止,人類已經接近宇宙盡頭”之類的表述。那麼,對宇宙有所了解的人,腦中立刻會想到這說的是“可觀測宇宙的盡頭”。也就是以我們人類自身為半徑,大約464億光年的一個範圍。(哎?宇宙盡頭不是138億光年嗎?歡迎這麼想的讀者來讀我這篇小短文)
提到“宇宙盡頭”這個詞,大多數人的印象停留在空間上的宇宙盡頭,也就是說名為宇宙這個空間終結的地方。

(我們所認為的宇宙盡頭是?照片來源:benjamin davies on unsplash)
隻有在“可觀測宇宙”範圍内才存在宇宙空間——這的确很難讓人信服。更何況如今的宇宙理論已經發展到了可以談及“可觀測宇宙”之外的階段。
宇宙究竟是什麼顔色?
我們先把“可觀測宇宙盡頭”之外是什麼這個問題放在一邊,先介紹一個名額來解釋一下目前人類對宇宙的觀察範圍有多遠。
這個名額就是——宇宙背景輻射。
電磁波充滿整個宇宙的狀态就是宇宙微波背景輻射。
大家都熟知“銀河”一詞吧。像雲一樣閃着淡淡微光的輻射就是背景輻射。銀河也被稱為是背景輻射,但他們的實體其實是肉眼看不到的暗星集合。
在處于圓盤星系中的我們看來,銀河就仿佛是橫亘在空中的一條河流。
(銀河 拍攝來源john fowler / flickr)
無數黑暗的遙遠星系閃爍着微光,但僅以現有的望遠鏡裝置,仍然有觀測不到任何天體的漆黑領域。
這就是說,宇宙并不是我們想象中的漆黑一片。
如果問,白天的天空是什麼顔色,大家會不假思索的回答,藍色。那麼夜晚的天空呢?
“夜空是黑暗的”也不過是因為我們眼睛感光有限。如果準确測量的話,夜空也應該有一定的亮度,閃爍着光芒,甚至是有顔色的。
那麼,究竟是什麼顔色呢?
事實上——宇宙接近奶油色。
一提到宇宙,人們就會想到漆黑的空間中漂浮着星體和星系。但實際上仔細觀察就會發現,漆黑的宇宙空間裡閃着奶油色的光芒。(這個顔色也是我的著作《宇宙“盡頭”有什麼》封面使用的顔色,有興趣的讀者可以買來看看)
我們所見的宇宙隻是宇宙的一部分。
那麼,我們要重新思考一下“宇宙盡頭”是否僅僅是“空間方向的延伸”?
前文已述,現在宇宙的直接可觀測範圍僅限于“宇宙視界”(半徑464億光年),也就是宇宙從誕生開始到現在為止光速的傳播距離。
但是基于目前宇宙學的研究成果,超出視界之外的領域,宇宙又是如何擴張延伸的呢?我可以引用“宇宙膨脹理論”對此進行一個符合邏輯的解說。
(從大爆炸開始的宇宙範圍面臨再審查 圖檔來源:getty images)
目前“可觀測宇宙”範圍内處處充斥着“極為均質的宇宙”,這又是為什麼呢?
其中最有力的回答就是原本較小的“均質”領域在宇宙初期極度膨脹的學說——這就是宇宙加速膨脹理論。
宇宙加速膨脹時期的宇宙究竟膨脹了多少?并沒有明确的數字。但是如果能讓“視界”範圍内成均質分布,宇宙至少膨脹10的30次方(100億倍的100億倍的100億倍)。
這還隻是最低估算,實際可能遠超于此,可能是10的40次方或者10的50次方。
宇宙的創世之神仿佛利用宇宙膨脹來整合宇宙,以完成“相同的密度”以及“沒有扭曲的平面空間”的目标。自然,這并不意味着這個被整合出來的宇宙範圍恰巧就是我們目前的“可觀測範圍”。
“可觀測範圍”是宇宙初開時期到觀測點,光的傳播距離,然而我們并不知道觀測者處在宇宙膨脹的哪個基點上。
是以,我們很自然的得出結論:依據宇宙加速膨脹理論,宇宙膨脹的範圍肯定遠遠大于目前的“視界”。(個人認為會是10的幾十次方)
(宇宙的範圍遠比“可觀測宇宙盡頭”大 圖檔來源:nasa goddard space flight center / flickr)
也就是說,在承認宇宙加速膨脹理論的前提下,有如下結論:宇宙在空間上的盡頭遠超過半徑464億光年的“視界”。不僅如此,在“視界”之外依舊存在“密度一緻”且“無扭曲”的“平滑”的宇宙空間。
“宇宙”之外的宇宙之外是什麼?
那麼問題接踵而至,“超出宇宙加速膨脹說”範圍之外的宇宙又是怎樣的呢?”
很遺憾,從這兒開始就是利用現代科學知識所不能回答的領域了。事實上,專研這個方面的學者鳳毛麟角。
即便如此,存在幾個研究方向。
其中有一個疑問,“宇宙外層空間是無限延伸,還是擁有有限的體積?”那麼就從此發散吧。
盡管對此不能詳談了,但實體上存在一種可能——即“無限的宇宙”擁有“有限的體積”。
相關知識閱讀
宇宙是所有時間、空間與其包含的内容物所構成的統一體;它包含了行星、恒星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量,宇指空間,宙指時間。目前人類可觀測到的宇宙,其距離大約為93 × 109光年(28.5 × 10^9秒差距),最大為27,160百萬秒差距;而整個宇宙的大小可能為無限大,但未有定論。實體理論的發展與對宇宙的觀察,引領着人類進行宇宙構成與演化的推論。
圖解:在本圖中,時間軸方向為從左至右,宇宙的其中一個次元則予以隐藏,是以在圖中的任何給定時間,宇宙會以碟狀“切片”的型态顯示。
可觀測宇宙是一個以觀測者作為中心的球體空間,小得足以讓觀測者觀測到該範圍内的物體,也就是說物體發出的光有足夠時間到達觀測者。截至2013年對宇宙年齡最精确的估計是137.98±0.37 億年。
圖解:可觀測宇宙的模拟全圖,室女座超星系團位于中心位置,但因過于渺小以至于看不見。
但由于宇宙的膨脹,可觀測宇宙的半徑并不是固定的138億光年,人類所觀測的古老天體目前的距離比起其原先的位置要遙遠得多(以固有距離(proper distance)來衡量,固有距離在現在的時點和同移距離是相等的)。現在推測可觀測宇宙半徑約為465億光年,直徑約為930億光年。根據宇宙學原理,從任何方向到可觀測宇宙邊緣的距離大緻是相等的。
參考資料
1.wj百科全書
2.天文學名詞
3. 有魚- gendai
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