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宇宙到底有沒有盡頭

宇宙到底有沒有盡頭

沒有。宇宙是一個無限的概念,而且目前也沒有任何探究可以表明宇宙是有盡頭的,而是廣袤無垠無邊無際的。

宇宙到底有沒有盡頭1

對於“盡頭”二字的含義很多時候都無法被準確定義,從古至今,有很多科學家都在探索所有事物的盡頭,對於宇宙的盡頭,在古時候人們就一直想要進行探究,到了現代,也是一個未解之謎,在縱說紛紜當中只能知道宇宙是一個均勻分佈的空間,是一個龐大的空間體系,人類想要將其探究,難度相當大。

在宇宙中所漂浮的分子都在這個空間來回運轉,直至最後,這顆小分子也只能是宇宙中各大行星的一個組成部分,而宇宙比任何一件事物都要宏偉,人類在這中間,只能說是微不足道,單憑這一點來看,宇宙的盡頭是難以定義的。

宇宙是一個比較虛幻而神祕的詞,就連它的誕生都有很多種說法,但是宇宙也是很美的,這種美就是它帶來的神祕美,各種自然現象在宇宙的變換中都變得極其有熱度,這對於科學研究來說無疑是一種考驗,對於它的盡頭也只能說是無限的。

宇宙到底有沒有盡頭
  

平直空間的疑難

在一百年多年以前,人們一直都認爲空間是平直的,但正經人都不會認爲他是有盡頭的`,不然就會發生上述的古怪事情,比如走到盡頭會被撞得人仰馬翻,又或者一腳踩空掉溝裏去……問題是這牆有多高?爬過去又是什麼?這溝有多深?掉到底又會怎樣?

很顯然都無法回答,要麼就是無限高,無限深,但既然都是無限,那要它何用?還不如直接說宇宙是無限的呢……沒錯,那時的正經人就是這麼想,宇宙就是無限的,這可以避免很多問題。

解決無限疑難的最佳答案——有限無邊的彎曲空間

直到105年前,有個叫愛因斯坦的不良青年……嗯,好像已經不太青年了……他用一套叫做廣義相對論的科學理論告訴我們,空間是彎的,你們都是彎的……於是大家都彎了……

宇宙到底有沒有盡頭2

但是一個彎了的宇宙就不可能是無限的,因爲它最終會首尾相接形成一個閉合的空間。因此,愛因斯坦根據廣義相對論提出一個全新的宇宙——超球面宇宙。在超球面宇宙裏,空間是有限的,它由於彎曲使自身在有限的距離上閉合成一個三維的超球面了。那麼這個有限的超球面宇宙有盡頭嗎?同樣沒有。

超球面宇宙既然有限,爲何沒有盡頭?原因其實前面已經說了,因爲超球面彎曲至首尾相接了,當你出發走到宇宙的盡頭就會發現你其實回到了起點。如果覺得三維超球面不好理解,你試着去掉一個維度變成一個二維球面就很好理解了,你從球面的任意一點沿着二維面(是二維不是三維,剛纔已經去掉一維了)向任意一個方向移動一定距離後,就發現你又回到了原點,而你所移動的距離就是三維球體的赤道面的周長。

愛因斯坦的超球面宇宙模型一次性解決了我小時候兩個想不通的問題:無窮無盡的宇宙是怎麼樣的?有限的宇宙盡頭又是怎麼樣的?

原來宇宙既可以有限,又可以沒有盡頭……我對愛因斯坦的敬佩猶如滔滔江水綿綿不絕……

時間不高興——超球面宇宙膨脹了

後來,天文學家哈勃根據星系紅移與距離的關係發現了宇宙正在膨脹(這不是唯一的解釋,但這是最合理的解釋),愛因斯坦所認爲的靜態超球面宇宙似乎並不準確,宇宙是動態的,一個動態的宇宙模型無法忽略隨時間的演化。這樣,當宇宙膨脹的速率高於一定的`閾值,你沿一個方向就可能永遠走不回原點了,也就是對於一個膨脹中的彎曲三維空間,它很可能並不是閉合的,這樣,一個無限的宇宙又出現了……

宇宙到底有沒有盡頭 第2張
  

但實際上到目前爲止,宇宙是否閉合還沒最終確定,因爲這需要對宇宙中的物質密度和宇宙的膨脹速率都作出最精確的測量才能最終確定。目前三種結果都有,按照之前的測量結果顯示宇宙臨界密度很可能剛好等於或小於那個能使宇宙閉合的閾值,那意味着宇宙很可能在大尺度下是開放的(空間平直或負曲率)。但最近又有一項研究結果顯示宇宙很可能是閉合的(正曲率彎曲)。

有限?無限?

無論如何,當考慮到宇宙是動態的,當把愛因斯坦當初統一進四維時空的第四個維度——時間考慮進來,宇宙就有可能是無限的。但這個時候的無限就比當初那個無邊無際的無限好理解多了,因爲它在三維上其實依然是一個超球面,也就是在任意時刻(忽略時間演化),它依然是有限的。但由於光速的限制,我們有一個極限的速度,導致了你可能永遠趕不上宇宙的膨脹,當這個膨脹永遠不可能停下來,那麼這樣的一個有限的超球面就相當於是無限的了。

宇宙到底有沒有盡頭3

宇宙結構

從古代開始,人類就對我們腳下的地球和地球之外的空間有過猜測,一開始人們認爲“天圓地方”,這是站在高處觀察地表的結果,但是在第一次環球航行後,人們才真正證明,我們腳下的世界是一個巨大的“球”。隨後天文學的萌芽逐漸出現,人們對太陽這個恆星和地球之間的關係有了更加深刻的認知。

哥白尼提出的“日心說”促使了天文學進行了一次巨大的改革,隨着這次改革付出了很大的代價,並且日心說本身也存在很多的漏洞,但是日心說的理論要比地心說正確很多。

隨着時間的推移,物理學和天文學高速發展,今天的我們已經知道,太陽並不是宇宙的“中心”,只是太陽系的中心,而地球圍繞太陽運動的原因也不神祕,而是因爲“引力”在背後影響着天體的運動。

現在科學已經發現,宇宙存在明確的.“層次結構”,從微觀粒子到巨大的超巨型宇宙長城,我們的宇宙物質形態多樣,並且還在不斷得到發展和變化,從宏觀結構來看我們的宇宙可以簡單分爲五個層次。

行星恆星和星雲銀河系和河外星系星系團大尺度結構宇宙由大量的恆星和衛星爲基本單元,圍繞恆星不斷運動,大量的恆星系組合在一起形成了更大的星系,我們的銀河系其實宇宙結構的基本表現。在宇宙的大尺度結構之外,纔是可觀測宇宙和整個宇宙空間。

宇宙到底有沒有盡頭 第3張
  

可觀測宇宙

目前人類公認最正確的宇宙模型是“標準宇宙模型”,標準宇宙模型以弗裏德曼宇宙模型爲基礎,結合量子力學,相對論,粒子物理,核物理等學說的宇宙模型,這個宇宙模型中已經對宇宙的年齡有了描述,也就是我們常說的138億年。

既然宇宙的時間存在一個開端,根據光速不變的性質結合宇宙加速膨脹,我們就可以推斷出在某一個時間點,宇宙膨脹的速度會超過光速,導致人類可以觀察的宇宙空間會被限制在一定範圍內,這個範圍就被稱爲“可觀測宇宙”。

目前可觀測宇宙的半徑是465億光年,這並不代表在465億光年之外就是宇宙的“盡頭”,而是人類可以觀察的極限就是這麼遠,因此想要靠觀察來尋找宇宙的盡頭是一件不現實的事情。

標籤: 宇宙
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