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宇宙邊緣有什麼?科學家:那裡有個智慧生命,也在問同樣的問題!

宇宙到底有多大?它是什麼形狀的?邊界在哪裡?針對這些困擾人類已久的宇宙學終極難題,最近多名科學家從不同角度給出了自己的猜測。

宇宙沒有邊緣,就像一個圓沒有開始或結束

加州理工學院物理學家Sean Carroll教授認為,受光速限制,人類能夠觀測到的宇宙有個最大範圍,這個範圍被稱為可觀測宇宙。宇宙大約在137億年前誕生,即使我們極力遠眺,最多也只能看到137億年前發生的事,即大爆炸的殘餘輻射。宇宙微波背景輻射散布在整個空間中,但它並非宇宙真正的物理邊界。

目前為止,我們所觀測到的宇宙在各個方向上都是均勻同性的。如果宇宙真正的形狀是一個三維球體或圓環,那麼它的大小就是有限的,但仍然沒有邊緣,就像一個圓沒有開始或結束。這意味著如果你搭乘一艘飛船沿任意方向航行,如果旅行的時間足夠長,你就有可能回到起點。

宇宙邊緣和這裡一樣,那裡的智慧生命也有同樣的疑問

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的天文學家Jessie Shelton認為,一味追尋宇宙邊緣並沒有實際意義。無論我們觀測多遠的距離,看到的不過是宇宙的歷史,根本無法獲知宇宙現在的狀況。比如天文望遠鏡拍攝到的仙女座星系影像,實際上是它250萬年前的樣子。

由於宇宙正在加速膨脹,即使它真的存在邊緣,從那裡出發的光子也永遠不可能落到我們的視網膜上。換句話說,我們永遠無法觀測到宇宙邊界的景象。從最大尺度來看,宇宙邊緣很可能與我們所處的空間一樣,都有無數巨大的超星系團,每個星系團包含數不清的星系,每個星系包含幾百億上千億顆恆星和行星——在其中一顆行星上,或許也有智慧生命提出同樣的問題:宇宙邊緣在哪裡?

宇宙的「邊緣」不止一個

杜克大學物理學家Michael Troxel認為,儘管宇宙的大小可能是無限的,但它或許有不止一個「邊緣」。對於宇宙的幾何學特徵,通常有三種猜測——平坦得像一張紙,開放式的馬鞍,或者一個封閉的球體。前兩種形狀的宇宙的確是無限的,而封閉的球狀宇宙雖然有限,卻沒有真正的邊緣。

宇宙有137億年的歷史,對於人類觀測者來說,宇宙的「邊界」有兩個——奇點大爆炸後光子旅行的最遠距離,以及信息能夠傳播的最遠距離。前者被稱為「宇宙地平線(或粒子視界)」,後者被稱為「宇宙事件視界」。

如果一份光子從宇宙誕生後的黑暗之中掙脫出來,那麼它到現在已經跨越了465億光年的距離,這也是人類能夠觀測到的最遠距離。另一方面,如果我們用無線電波以光速發送一條信息,它在加速膨脹的宇宙中最遠只能傳播到160億光年,超出這個距離之外的智慧生命將永遠無法接收到。

令人遺憾的是,目前最強大的人類望遠鏡也只能觀測到133億光年遠的星系——根本無法看到宇宙的任何一個「邊界」!

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