你有没有想过这样一个问题,宇宙的尽头在哪里?这是一个既浪漫又残酷的问题。浪漫在于它触动了人类最深的好奇心,残酷在于,即便是最顶尖的科学家,也很难给出一个让所有人都满意的答案。接下来,我们就来聊聊宇宙到底有多大?它的未来又会走向何方?
你有没有想过,天文学家所说的“宇宙有930亿光年”,其实只是我们能“看见”的一小片天?为什么会这样呢?因为光需要时间才能传到我们眼睛。当你仰望夜空,看到一颗星星闪烁时,其实看到的是它几年前甚至几百万年前的模样。宇宙中的一切都在“光速延迟”下进行着。科学家们把我们在理论上能接收到的最远“信号”所包围的空间,称为可观测宇宙。这时候,可能有人要问:宇宙不是在138亿年前才诞生的吗?那最远的距离,不应该就是138亿光年吗?为什么科学家们却说可观测宇宙有930亿光年那么大呢?答案其实比你想象的要复杂得多,原因就在于:宇宙不是静止的,而是在不断膨胀!我们可以打个比方:想象你正在吹一个气球,气球表面上有两个小点。随着气球慢慢变大,这两个点之间的距离也会被气球表面不断拉长。宇宙的膨胀也是类似的道理。那些在宇宙“婴儿期”发出的光,虽然已经在黑暗的宇宙中旅行了138亿年,但它们背后的空间本身,在这段时间内也在不停地被“拉伸”。
结果就是——这些最初距离我们138亿光年的天体,现在早已被宇宙的膨胀“拉远”到了大约460亿光年之外。所以,这个930亿光年,是宇宙膨胀后的“当前距离”,而不是光走过的直线距离。说到这里,问题来了:既然有“可观测”,那外面一定还有“不可观测”的部分。930亿光年的之外,是否还藏着另一个宇宙呢?面对这些天马行空的疑问,科学家们提出了三种主流假说。第一种假说:宇宙之外没有空间与时间?按照目前被广泛接受的大爆炸理论,空间和时间本身就是宇宙的一部分。宇宙之外,不存在“空间”这个概念,就像地球表面没有“北极以北”的地方。这个答案听起来很反直觉,但目前的物理理论确实如此。第二种假说:宇宙可能是无限大的?科学家们通过斯隆数字巡天和普朗克卫星等大型观测项目,发现宇宙在极大的尺度上几乎是“平坦”的。用数学语言来说,“平坦”意味着宇宙空间不会像地球那样弯曲回到自身,也不会像马鞍那样向外扩展,而是如同一张无尽的白纸,笔直地向四面八方延伸。
这就意味着,我们观测到的930亿光年直径,其实只是“可观测宇宙”的一小块,而窗外,可能还有无穷无尽的空间。只是,那里的光还没有足够时间抵达我们,我们也就永远无法看到。第三种假说:就是著名的多元宇宙。在这个理论中,我们的宇宙就像沸水表面的一个气泡,而在这无边无际的“宇宙之海”中,还漂浮着无数个类似的宇宙泡泡。每一个泡泡,都是一个独立的宇宙,拥有自己独特的物理常数、自然规律,甚至可能拥有不同的空间维度和时间流逝速度。虽然目前我们还没有直接证据能够证明多元宇宙的存在,但从数学和物理推演上,它未必完全没有可能。如果真的存在无数个多元宇宙,那么在某个遥远的“泡泡”里,或许也有一个和地球一样的星球,甚至存在和我们极为相似的生命。
看到这里,你也许会好奇:宇宙会不会一直存在下去?其实,科学研究早已在尝试为宇宙的终极命运写下“剧本”。在所有可能的结局中,“热寂”、“大撕裂”和“大坍缩”是最常被提及、也最让人津津乐道的三种结局。首先来说说“热寂”。热寂又被称为“宇宙灭绝”,它是熵增定律在宇宙尺度上的极致演绎。熵代表的是无序程度。随着时间流逝,宇宙中的能量不断扩散,恒星燃烧殆尽,黑洞逐渐蒸发,物质与能量再也无法集中起来。最终,整个宇宙会陷入一种永恒的、冷寂的平衡状态——没有光,没有热,没有生命,仿佛一片死寂的“宇宙墓地”。但这并不是唯一的命运。宇宙的走向最关键的变量是“暗能量”。暗能量是一种神秘的“推动力”,它正驱动着宇宙的加速膨胀。如果这种推力随着时间不断增强,那么膨胀的速度就会越来越快。到最后,不仅星系和恒星会彼此远离,行星、原子,甚至更基本的夸克都会被强行拉开。空间本身会被撕裂,一切存在彻底解体。
除了热寂和大撕裂,还有一些科学家设想,宇宙也许会经历“大收缩”——在这种设想中,宇宙的膨胀不会永远持续下去。当某个临界点出现,膨胀可能会逐渐放缓,最终停止,继而反向收缩。星系被拉近、坍缩,直至整个宇宙重新塌陷为一个炽热而致密的奇点。有人猜测,这个奇点或许会引发新一轮“大爆炸”,从而开启下一个宇宙周期。不过,目前的观测结果表明:暗能量正在驱动宇宙加速膨胀,这更符合“热寂”或“大撕裂”的走向。至于“大坍缩”,至少目前还没有实证支持。对此,你们有怎样的看法呢?欢迎在评论区分享你的想法,感谢大家观看,我是探索宇宙,我们下期再见。