此前,美国宇航局在其官网公布第韦伯望远镜的第一批照片,这张照片向我们展示了46亿光年之外的美丽星系。
当你把图片上每一个闪烁的小星点儿放大之后,你就会发现它们其实是一个巨大的星系。因此我们很难确定,在这张图片中到底包含了多少个星系,而其中又有多少闪耀的恒星。
韦伯望远镜拍摄的星系
许多人看到这张照片的第一感觉就是,宇宙实在是太大了,而我们与之相比真的就是沧海一粟。也有许多人在这之下讨论起了宇宙的大小,那么完整的宇宙到底有多大呢?科学家表示,人们可能看不到宇宙的边界。
观测宇宙学的诞生
其实从人类文明发展的时间,和身体结构来看,我们想要观测和理解宇宙是非常费劲儿的,并且这对我们来说似乎也没什么意义。毕竟只要太阳正常升起,宇宙的谜题是否解开,都不会影响到普通人的生活。
太阳升起
但是人类和其他物种最明显的差异就在于,我们有着多少盆冷水都无法浇灭的好奇心,所以甭管有没有意义,先一头扎进去探索再说。就这样,人类从第一次抬头仰望星空,开始一步步地走向宇宙深处。
对于宇宙到底有多大,又是什么样的问题,自人类第一次发问以来,其实已经出现了诸多答案了。
不管是中国的宇之表无极,宙之端无穷还是日心说,人类的认知在找到更多真相之后,渐渐地清晰了起来。当观测宇宙学诞生之后,人类对宇宙的认知到达了一个新的高度。
哥白尼与日心说
就这样,人类看到了更多有关于宇宙的细节,发现原来宇宙可能真的是无边无际的。更重要的是,宇宙原来从未静止,它一直处在膨胀当中。
这就是大家非常熟悉的哈勃定律,哈勃定律证明了宇宙处在膨胀当中的现状,被科学家们认为开创了现代观测宇宙学。
哈勃红移
为什么哈勃定律显得如此重要呢?因为人们通过它发现了宇宙微波背景辐射,而这次发现常常被称作为看到了上帝的脸。
在这种情况下,我们得到了宇宙的大小,其半径大概是460亿光年,而它的边界也常常被说成是宇宙的边界。
宇宙微波背景辐射图
需要注意的是,这里所说的宇宙大小指的是可观测宇宙大小,是我们借助光观察到的范围。而咱们在前文中也说了,哈勃定律证明了宇宙依旧处于膨胀当中,而这个膨胀的速度是超越光速存在的,所以我们看到的并非是完整的宇宙。
伊利诺伊大学的物理学教授杰西·谢尔顿表示,从某种意义上讲,所谓宇宙的边界,就是当最古老的光线到达我们这里时,我们眼中所看到的景象。
宇宙膨胀的速度超越了光速
说到这儿大家就明白了,不论光跑得再快,都无法抵达真正的边界,因为这个边界也一直在扩大。因此,完整的宇宙到底是怎么样的,没有人知道。此外,在绝大多数科学家看来,宇宙应该是没有边界的。
宇宙是没有边界的
在我们的眼中,任何的事情都是有始有终的,就像宇宙从爆炸中诞生,后来又会以我们不曾知晓的方式消亡。同理,宇宙也应该是有固定范围的,因为无边无际这个概念实在是太模糊了,咱们无法想象。
宇宙的范围无人知晓
因此许多时候,大家会想象宇宙边界的模样,思考它会不会是一条边界线。可是科学家经过研究和探索发现,宇宙实际上并不存在边界,我们现在看到的边界只是可观测宇宙的。
至于可观测宇宙之外,可能依旧有着大量的天体,和我们现在看到的宇宙空间差不多。
我们看到的只是可观测宇宙
为了能够方便人们的理解,科学家还将宇宙的形状形容成了甜甜圈的表面,表示宇宙可能就是个甜甜圈,没有所谓的边界。
这意味着,我们站在从宇宙的一端开始走,只要走得够久,总有概率能回到原点。
宇宙的形状可能像甜甜圈
这样来看,不论是宇宙膨胀的速度还是宇宙本身的特性,都告诉人们不管借助什么都无法看到宇宙的边界。就算日后我们有能力造出速度超越宇宙膨胀速度的飞行器,真正抵达了所谓的宇宙边界之外,看到的景象可能也与宇宙之内所差无几。
但是这一结论也不会让科学家感到沮丧,因为以宇宙的尺度来说,它的边界本就是人类可望不可即的地方。
我们的好奇心虽然十分旺盛,但是也明白自己的科技发展还是不足,所以目前大家更希望的是,人类能在百年之内,努力一下飞出太阳系,去看看银河系是否真的那样广袤。
飞出太阳系
值得一提的是,在见识到了宇宙的广阔以及大爆炸理论愈加令人们信服之后,部分科学家提出了另一个想法,即宇宙会不会也如同星系一样,有着千千万万个。
宇宙可能也并非唯一
当回溯人类探索宇宙的历史就能发现,最初我们也以为脚下的一亩三分地就是整个宇宙,可是后来的种种发现显示,人类未免太自视过高了。
所以如果宇宙真的诞生于一场爆炸,又怎么能确定爆炸的过程中不会炸出无数个宇宙呢?
宇宙大爆炸
所以在膨胀理论之下,诞生了一种全新的说法那就是多元宇宙。
科学家认为在永恒膨胀的形式当中,新宇宙就会像雨后春笋一般诞生。或者形象点来说,创造宇宙的那个存在就像是一个泡泡机,它一直都在向外吐泡泡,而这些泡泡拥挤在一个非常大的空间当中,成为了多宇宙海洋。
膨胀中的新宇宙随时间推移增多
而这种理论就是多元宇宙论,或者大家也可以将其当成平行宇宙论。
在该理论的说法当中,各个宇宙的边界也许是相互嵌套的,因为空间内的泡泡太多了,肯定会发生接触。在嵌套的作用下,你以为的边界,其实是另一个宇宙的领地。
大家可能会想,原来宇宙也会俄罗斯套娃。
相互嵌套的宇宙泡泡
需要注意的是,虽然多元宇宙理论经常被人们提起,并且在不少科幻作品当中都已经实现了。但是在科学界,多元宇宙论依旧是一个尚未证实的理论。想要证实它,人类还有相当漫长的路要走。
比如亚利桑那大学的保罗·戴维斯,就曾在《纽约时报》上做过这样的评价,援引无数看不见的宇宙来解释我们看到的不寻常特征,就跟援引一个看不见的造物主一样特别。
宇宙的造物主
如果宇宙的大小无法判断,那宇宙的未来呢?宇宙会像科学家现在所发现的那样,永无止境地膨胀下去吗?
宇宙的未来
不论我们的宇宙是否是唯一的,它在未来发生任何变化都会对我们造成影响。所以人们一直都很好奇,宇宙的未来到底是怎样的,如果说万事万物都有始有终,宇宙诞生的起点是奇点,那么它的终点又是什么呢?
宇宙的终点可能是死寂
科学家认为,未来的宇宙可能会面临三种情况。第一种就是引力占据了上风,在引力的作用下,膨胀将会停止,而膨胀停止后不意味着宇宙就步入静止阶段了,因为此时它可能开始疯狂的收缩,最终变成所谓的闭宇宙。
第二种情况就是宇宙会在未来,不断地膨胀收缩,重复这个过程,在这个过程当中宇宙的各个部分都会经历反复的振荡,所以也有科学家称其为振荡宇宙。
宇宙未来可能会加速膨胀
第三种情况则认为宇宙就是会一直的膨胀下去,因为从哈勃的线性关系来看,宇宙的膨胀不会因为什么而停止,并且其速度还有可能不断加快。如果真的是这样,那我们的宇宙最终将会变为开放式宇宙。