根据大爆炸理论,我们所居住的宇宙,诞生于138亿年之前,源自一个体积极小的奇点。自那一刻起,宇宙不断膨胀,科学家通过观察得出,其膨胀速度甚至超越了光速。如今,我们所知的可观测宇宙,其直径已达930亿光年之广。
如同气球的膨胀,我们的宇宙范围不断延伸,气球之外,便是我们尚未触及的领域。那么,在宇宙的尽头,究竟存在何物?是虚空还是其他未知之物?针对这一疑问,科学家们提出了五种理论,今天,让我们一同探索这五种理论,揭开宇宙之外的神秘面纱。
我们已知的可观测宇宙直径约为930亿光年,这意味着即使以光速行进,到达宇宙边界也需耗时同等。以光速30万千米/秒计算,航行930亿年的距离,是人类难以想象的巨大尺度。科学家们通过观测宇宙中的星体发出的光线,以此探究宇宙的边际,然而宇宙之外,无光线可循,故此我们无法直接感知那片未知之地。对于宇宙之外的情景,科学家们仅能基于科学逻辑进行假设。
第一种理论:多元宇宙(平行宇宙)学说。
多元宇宙,即包含所有可能宇宙的集合体,涵盖了所有的空间、时间、物质、能量及物理常数。每一个可能的宇宙,便是一个平行宇宙。
20世纪中期,科学家在研究量子时发现,每一次观察的量子状态均不相同。因此,有科学家提出,既然量子状态有多种可能,那么宇宙或许并非唯一,而是由多个类似的宇宙构成。打个比方,在某个宇宙中,你阅读了这篇文章,而在另一个宇宙,你选择了看电视,从而展开了两条截然不同的故事线。这仅是一个简化的类比,实际上,量子的不确定性可能导致我们周围存在无数个平行宇宙。
量子宇宙充满了不确定性。你是否能够接受,当前的你,只是这无尽随机事件中的一种可能?这似乎预示着某种命运的安排。
诸多影视作品都以穿越平行宇宙为主题,展开了想象力丰富的故事创作。比如【蝴蝶效应】、【前目的地】、【彗星来的那一夜】等作品,我们是否真的能够穿越平行宇宙,回到过去,挽救那些无法弥补的遗憾……
根据爱因斯坦的相对论,我们所处的是一个连续的时空平面,但这个平面并非一马平川,而是可弯曲的,受引力影响会发生弯曲,引力越大,弯曲程度越深。在引力达到极限的情况下,时空平面上可能形成一个洞,这个洞就是虫洞,它为我们提供了穿越不同时空的可能。
黑洞被认为是已知引力最大的天体,它的引力是否足以穿越时空?有观点认为,黑洞可能是穿越时空的通道,但我们无法验证这一理论,因为一旦通过黑洞的事件视界(请查阅相关资料),我们将被巨大的潮汐力撕成基本粒子。但在许多电影中,我们看到主角通过黑洞进入五维时空,例如【星际穿越】中的情节。
第二种理论:多维度宇宙论。
此理论建立在弦理论的基础之上,弦理论认为,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克等点状粒子,而是非常微小的线状「弦」。弦的不同振动和运动产生各种基本粒子,弦理论认为,至少需要十个维度才能构建一个理论框架,使引力与量子力学相兼容。
弦理论学家认为,我们宇宙中的所有粒子都被限制在四维的膜宇宙中,而膜宇宙则漂浮在更高维度的体宇宙内。膜理论认为,空间的最大维度可能达到11维。不同维度的物质、能量互不影响,只有少数特殊粒子能够穿越膜宇宙,其中引力子和惰性中微子尤为显著。
我们无法感知额外维度的时空,科学家普遍认为,额外维度被卷曲在一个微小的空间内,只剩下四维空间几乎平坦,成为我们能感知的宇宙。不同维度的膜宇宙或许平行、交叠或互相包含。伸出你的手,想象你可能正触摸着一个11维的空间,但你无法感知它。
引力能够跨越维度传递,正如【星际穿越】中,墨菲的父亲在黑洞的五维时空中向墨菲传递信息,用的正是引力。这一理论还提供了解释宇宙中暗物质及暗能量来源的可能性。根据计算,宇宙中85%以上的引力由我们尚未观察到的暗物质产生。暗物质是否存在于我们无法感知的额外维度?这些额外的引力可能正是由这些额外维度穿越而来。
第三种理论:多重宇宙论。
这种理论相对易于理解,即宇宙不止一个,我们只是生活在其中之一。霍金对此有一个生动的比喻,他说:「宇宙的诞生有点像沸腾的水中冒出的气泡,许多小气泡出现然后消失。这就是宇宙的膨胀与坍缩。曾经有许多宇宙消失了,当小气泡膨胀到一定尺度,安全逃脱坍缩时,就形成了我们今日的宇宙。」这些宇宙的物理法则截然不同。
这些宇宙气泡可能相互碰撞、摩擦,要证实这一理论,我们需要寻找宇宙间「亲密接触」留下的痕迹。通过普朗克天文望远镜的数据,科学家发现,我们的宇宙微波背景辐射(请查阅相关资料)存在不均匀现象,一些科学家认为,这不均匀性是由其他宇宙牵引造成的,是其他宇宙存在的证明。
科学家普遍相信,我们的宇宙最终会走向终结,对多重宇宙的研究,可能在未来的某个时刻,帮助智慧生物逃离宇宙的死亡,穿越到另一个宇宙。
第四种理论:多层宇宙论。
这种理论认为,宇宙是层层叠加的,我们所在的宇宙只是更大宇宙中的一个子宇宙,而这个更大的宇宙又被包含在另一更大的宇宙中,如此无尽叠加。一个母宇宙可能包含多个子宇宙,而这些母宇宙又被更大的母宇宙包含。
可以借助俄罗斯套娃来形象理解这一理论。
第五种理论:「乌龟塔」假说。
在霍金的【时间简史】中,讲述了伯特兰·罗素的一个故事,罗素在一次演讲中描述了地球围绕太阳,太阳围绕星系中心运动的天文学常识。结束后,一位老妇人告诉他,世界并非如此,而是被一只大乌龟驮在背上。当罗素询问乌龟又站在何处时,老妇人回答:「你很聪明,年轻人,但要知道,这不仅仅是一只乌龟,而是一只驮着一只、一只驮着下去的乌龟塔啊!」
在印度,有传说地球被6只大象驮着,而地球则被停留在蛇上的乌龟支撑。在中国,我们有类似的宇宙观,宇宙被分为三十三层或三十六层,每一层有自己的名字,居住着不同的种群,拥有不同的规则。
所谓一花一世界,一树一菩提。