宇宙有邊界嗎?如果有,它的邊界在哪裡!

2024年02月14日13:25:10 科學 1126

根據大爆炸‬‬理論‬認為,我們的宇宙大約誕生於138億年前,是從一個無限緻密高溫的奇點爆炸而來,自爆炸以後宇宙便一直在膨脹中,那麼既然宇宙是從一個無限緻密高溫的奇點開始膨脹,它的邊界在哪呢。

要知道宇宙有一個開端,邏輯上而言就必定有一個邊界,而今天我們便聊一聊這個涉及宇宙的終極問題。

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當我們在談論宇宙的邊界時,首先‬‬我們要‬需要區分「什麼‬是‬可觀測宇宙」和整個宇宙的‬區別。

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目前‬我們‬常說‬的‬宇宙‬大小‬,實際‬是‬已知‬可以觀測‬宇宙‬範圍‬,所謂‬可觀測宇宙就‬是一個‬以‬地球‬為‬中心‬的‬球體‬空間‬,俗稱‬哈勃體積‬。這個‬體積‬是‬我們能夠從地球上觀測到的宇宙最遠地方‬,直徑‬在‬930億‬光年‬。但‬‬它‬並不是實際的宇宙‬邊界。而是光速有限造成的限制。

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由於‬光從最遠的可觀測邊緣傳播到地球‬需要大約138億年,這意味着我們可以觀測到的宇宙半徑大約是‬在‬138億光年。

然而宇宙‬卻‬在‬‬不斷‬膨脹中‬‬,根據‬2013年‬普朗克衛星‬測出‬的‬數據‬顯示‬,宇宙‬膨脹‬速率‬大約為‬‬67千米‬每秒‬每‬百萬‬秒差距‬,也就是‬326萬‬光年‬膨脹‬速度‬就‬增加‬67千米‬,‬因此‬我們‬能夠‬看見‬最遠的光源現在實際上距離我們約460億光年。也就是說可觀測宇宙的‬直徑‬大約‬是‬930億年‬,這個尺寸是基於宇宙年齡和光速計算出來的。

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而關於整個宇宙是否有邊界,早在上世紀著名科學家愛因斯坦就基於廣義相對論和宇宙學原理認為,宇宙在大尺度上應該是均勻且各向同性的,由此推測宇宙可能是一個有限但無邊界的球體,也就是如同地球表面那樣的閉合結構。假如我們不考慮速度問題,無論你從宇宙的任何一點出發,最終將會回到原點。如果說宇宙真的是這樣一個閉合宇宙,這意味着宇宙就不會有邊界存在,因為你隨意在宇宙中穿梭將永遠不會「碰壁」。

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不過愛因斯坦建立的四維宇宙模型只是靜態宇宙,在1929年隨着哈勃便發現了宇宙在不斷膨脹,宇宙的膨脹進一步複雜化了「邊界」的問題。根據大爆炸理論,宇宙從一個極熱、極密的初始狀態開始膨脹。這個膨脹不是宇宙物質向外擴展,而是宇宙本身空間結構的膨脹。因此有科學家猜測我們的宇宙可能類似於氣球表面,當你吹氣時空間就會隨之增大,不過仍舊沒有邊界。

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其實當前的科學觀測和理論模型尚未能夠確定宇宙是否真的有邊界。因為‬宇宙‬的‬到底‬有多大‬已經‬超出‬了‬我們的‬想像‬,我們‬也‬只能‬通過‬一些‬觀測‬數據‬來‬進行‬推測‬,比如通過‬‬宇宙微波背景輻射的觀測和對宇宙大尺度結構的研究,還‬暗示宇宙在大尺度上可能是平坦的。但‬這些數據並沒有直接回答宇宙是否有邊界的問題。

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因此‬宇宙是否有邊界依然‬是‬一個‬未解的‬問題。它觸及到宇宙學、物理學的‬根本,是現代科學中最深奧的謎題之一。或許‬隨着觀測技術的進步和理論物理的發展,我們可能會逐漸接近這個問題的答案,但目前而言,宇宙是否有邊界還‬一無所知‬。

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