宇宙究竟是有限的,還是無限的?
這個問題一直在爭論不休。
有人認為宇宙是有邊界的,因為哈勃望遠鏡能看到的最大邊界就是大約920億光年,這應該就是宇宙的極限。
可是有人反對,他們認為,這920億光年只能叫做視野邊界,而不是宇宙的真正邊界。
哈勃空間望遠鏡
舉個例子,古人為什麼認為天方地圓,因為站在地面上往遠處看,會認為地面與天際線的交界處是大地的邊界。
實際上,那只是人的目光所及罷了。同理,哈勃空間望遠鏡利用的是光學,所以會存在「目光」限制。
為了一探究竟,我們多方探索,宇宙是否存在邊界。
宇宙是否有邊界
邊界的探討
關於宇宙是如何誕生的,大部分科學家們比較支持宇宙大爆炸論,認為宇宙是由一個奇點爆炸產生的。
如果是這樣,那麼宇宙的邊界就得根據宇宙的形狀而決定。
如果宇宙是一個球型,那麼宇宙就是有界限的;如果宇宙是洪鐘型或者喇叭型,它的某一個方向是不存在邊界的。
這就好比射線,從一個點出發,另一端可以無限延伸。
我們或許能找到那個點,但絕對找不到另一個點。
宇宙大爆炸
理論上來說,是可以找到爆炸的起始點,而我們卻一直找不到爆炸的終點。
可是空間是宇宙膨脹產生的,只有膨脹到了的地方才有空間。還有一個現象說明宇宙有邊界,但是我們看不見,那就是宇宙膨脹。
哈勃望遠鏡作為光學望遠鏡,只有光到達的地方,才能被它觀測到。
而它觀測到的920億光年,只能說明光到達了那裡。之外的地方觀察不到,不是因為不存在,而是光還沒有去。
如果宇宙膨脹的速度超過了光速,那麼光永遠無法追上宇宙的邊界,人類的目光永遠比真正的邊界晚一步。
宇宙膨脹示意圖
這麼一看,宇宙的邊界問題變得十分矛盾,因為哈勃望遠鏡看到的,不是全部的宇宙,只能被稱為「可視宇宙」。
看不到的宇宙,永遠不知道它的邊界在哪裡,那麼一定程度上講,宇宙是有邊但是無界。
想要證明宇宙的邊界,只能追上宇宙膨脹的步伐,去膨脹的最前沿,就能知道是否有界限了。
值得注意的是,宇宙大爆炸只是宇宙起源的一種假說,時間和空間並不一定就是爆炸帶來的。
恐怕宇宙的界限會成為未解之謎,伴隨着宇宙的存在。
多元宇宙
放大宇宙
當以10億光年為尺寸觀測宇宙的時候,在10億光年外拍下一張照片,會看到漆黑的空間,一些稀疏的光點,它們有的比較亮,有的比較暗。
這個時候我們放大圖片,將比例尺定格為1:1億光年的時候,會有某一區域出現密集的光點。
它們好像組成了一個系統,緊密「挨」在一起,在它們旁邊,依舊是稀疏的光點。
繼續放大,將比列尺放大到1:1000萬光年,我們能看到空間中的點亮度更大了,這些點並不是單獨的恆星,而是一個個星系,這其中就有我們的銀河系。
光年之外
當比例被放大到1:100萬光年的時候,我們能看到,銀河系的輪廓出現在了圖片里。
此時的銀河佔據照片的大約十分之一。
比列尺放大到1:10萬光年時,銀河系佔據了整張圖片,我們能清楚看到它的旋臂,以及光環。
這就是我們現在所在的銀河系,直徑大約10萬光年。
如果繼續放大,比例來到1:1萬光年,我們看見整個圖片上密密麻麻全部是點,它們就是銀河系裏面的恆星。
銀河系
我們的太陽系,就是這密密麻麻中的一員,想要找到它猶如大海撈針。
這個時候需要加大放大的倍數,才能更快地找到太陽系。
我們可以直接把比例調到1:1000億公里,能夠看到,太陽系的輪廓已經出現,這個時候的太陽系與1:100萬光年時候的銀河系有異曲同工之妙。
太陽系在銀河系的位置
當比例擴大到1:100億公里後,能看到整個太陽系的全境,八大行星、小行星、柯伊伯帶等,都將出現在照片中。
比例來到1:1億公里的時候,地球出現在了照片里,如果在繼續放大,我們能看見地球上的地貌景光,甚至是上面的人。
看到這裡,我們可以再看另一種圖——生命放大圖。
太陽系中的恆星與行星關係
宇宙與生命
我們以人為例,在一張照片里站着一個人,當把照片放大10倍以後,我們能看見人的局部。
繼續放大,直到一塊皮膚擠滿了整個畫面。
再繼續放大,我們可以看清皮膚上的脈絡、褶皺、溝壑等等。
接着再放大我們能看見表皮細胞、角質層。之後再放大就是細胞結構,然後細胞核、線粒體,最後是分子,在最後是原子。
指紋放大
有沒有覺得細思極恐?宇宙的結構,竟然和生命的結構如出一轍。
如果把宇宙比喻成一個生命體,那麼各大超星系就是器官,銀河系就是構成器官的細胞群。
太陽系是一個單獨的細胞,地球只不過是這個細胞的一部分,不是細胞核,細胞核是太陽,地球應該算作線粒體。
那我們人,就是構成線粒體的DNA。
這麼來看,所有宇宙中的事物,都必須遵守由小到大的構成順序。
顯微鏡下的細胞
首先有了原子,才組成了宇宙中的各種分子,比如各種氣體,它們形成了星雲。
星雲中的氣體、塵埃、原子們繼續聚合,形成了早期的天體。
之後天體們結合在一起成為了最早的恆星系,星系再組成了銀河系。
銀河系由於周圍的銀河系組成了超星系,最後超星系們組成了宇宙。
換算成生命的歷程就是,一開始是高分子有機物們在海底火山熱泉口聚合,一部分有機物決定組合起來,於是形成最初的生命形態。
宇宙中的星雲
生命形態進一步聚合,形成了細胞結構,誕生了最早的真核細胞。
只不過這個時候都是單細胞生物,類似於一個又一個獨立的天體。
某一天,真核細胞聚合起來形成了多細胞生物,最後形成了不同種類的細胞,生命的形態也越來越多樣。
甚至出現了動物界、植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界、病毒界六大門派。旗下有可以分為眾多小門派。
生命的歷程,從某種程度上來說,就是宇宙形成的復刻。
生物都有的DNA
人類與宇宙
由此可見,人類只不過是宇宙中的一種物質,一種有機物質,我們對於宇宙來說實在是太過於渺小。
讓我們再把問題回到最初的起點:宇宙是否有邊界?
這個問題就好比,人體內的線粒體,想要離開人體,於是在細胞內不斷尋找人體的邊界。
人的體型是有限的,當然存在邊界,可問題是,線粒體的物質能否離開人體?
或者,一個人的線粒體DNA,進入另一個生物的體內,它還能繼續存活嗎?
線粒體DNA
細想一下非常恐怖,我們總說要離開地球實現星際移民,那麼我們如何突破地球對我們的束縛?
人類去往別的星球生活,就好比線粒體DNA離開人體,去往別的生物。
這個生物還未必是動物,可能是植物、甚至是原核生物,有些生物根本不需要線粒體。
上個世紀80年代,科學家在沙漠中建立了一個「生物圈2號」,企圖模擬出地球的生態,結果以失敗告終。
實驗告訴了人類,地球對於人類來說是多麼重要的存在,地球可以沒有人類,但人類不能沒有地球。
人類離不開地球
所以,宇宙的邊界,真的這麼重要嗎?