宇宙究竟是 有限的 ,还是 无限 的?
这个问题一直在争论不休。
有人认为宇宙是有边界的,因为 哈勃望远镜 能看到的最大边界就是大约 920亿光 年,这应该就是宇宙的极限。
可是有人反对,他们认为,这920亿光年只能叫做 视野边界 ,而 不是宇宙的真正边界 。
哈勃空间望远镜
举个例子,古人为什么认为 天方地圆 ,因为站在地面上 往远处看 ,会认为 地面与天际线的交界处是大地的边界 。
实际上,那只是人的目光所及罢了。同理,哈勃空间望远镜利用的是 光学 ,所以会存在「 目光 」限制。
为了一探究竟,我们多方探索, 宇宙是否存在边界 。
宇宙是否有边界
边界的探讨
关于宇宙是如何诞生的,大部分科学家们比较支持 宇宙大爆炸论 ,认为宇宙是由一个 奇点 爆炸产生的。
如果是这样,那么宇宙的边界就得根据 宇宙的形状 而决定。
如果宇宙是一个 球型 ,那么宇宙就是 有界限的 ;如果宇宙是 洪钟型或者喇叭型 ,它的某一个方向是不存在边界的。
这就好比 射线 ,从一个点出发, 另一端可以无限延伸 。
我们或许能找到那个点,但绝对找不到另一个点。
宇宙大爆炸
理论上来说,是可以 找到爆炸的起始点 ,而我们却一直 找不到爆炸的终点 。
可是 空间是宇宙膨胀产生的 ,只有膨胀到了的地方才有空间。还有一个现象说明宇宙有边界,但是 我们看不见 ,那就是 宇宙膨胀 。
哈勃望远镜作为 光学望远镜 ,只有光到达的地方,才能被它观测到。
而它观测到的 920亿光年 ,只能说明光到达了那里。之外的地方观察不到,不是因为不存在,而是 光还没有去 。
如果宇宙膨胀的速度 超过了光速 ,那么 光永远无法追上宇宙的边界 ,人类的目光永远比真正的边界晚一步。
宇宙膨胀示意图
这么一看,宇宙的边界问题 变得十分矛盾 ,因为哈勃望远镜看到的, 不是全部的宇宙 ,只能被称为「 可视宇宙 」。
看不到的宇宙,永远不知道它的边界在哪里,那么一定程度上讲,宇宙是 有边但是无界 。
想要证明宇宙的边界,只能 追上宇宙膨胀的步伐 ,去膨胀的最前沿,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种假说,时间和空间并不一定就是爆炸带来的。
恐怕宇宙的界限会成为 未解之谜 ,伴随着宇宙的存在。
多元宇宙
放大宇宙
当以 10亿光年 为尺寸观测宇宙的时候,在10亿光年外拍下一张照片,会看到 漆黑的空间 ,一些 稀疏的光点 ,它们有的比较亮,有的比较暗。
这个时候我们放大图片,将比例尺定格为 1:1亿光年 的时候,会有 某一区域 出现 密集的光点 。
它们好像 组成了一个系统 ,紧密「挨」在一起,在它们旁边,依旧是稀疏的光点。
继续放大,将比列尺放大到 1:1000万光年 ,我们能看到空间中的点 亮度更大 了,这些点并 不是单独的恒星 ,而是 一个个星系 ,这其中就有我们的 银河系 。
光年之外
当比例被放大到 1:100万光年 的时候,我们能看到, 银河系的轮廓 出现在了图片里。
此时的 银河占据照片的大约十分之一。
比列尺放大到 1:10万光年 时,银河系占据了整张图片,我们能清楚看到它的 旋臂 ,以及 光环 。
这就是我们现在所在的 银河系 , 直径大约10万光年 。
如果继续放大,比例来到 1:1万光年 ,我们看见整个图片上 密密麻麻全部是点 ,它们就是 银河系里面的恒星 。
银河系
我们的太阳系,就是这密密麻麻中的一员,想要找到它犹如 大海捞针 。
这个时候需要加大放大的倍数,才能更快地找到太阳系。
我们可以直接把比例调到 1:1000亿公里 ,能够看到,太阳系的轮廓已经出现,这个时候的太阳系与1:100万光年时候的银河系有 异曲同工之妙 。
太阳系在银河系的位置
当比例扩大到 1:100亿公里 后,能看到 整个太阳系的全境 , 八大行星、小行星、柯伊伯带 等,都将出现在照片中。
比例来到 1:1亿公里 的时候,地球出现在了照片里,如果在继续放大,我们能看见地球上的地貌景光,甚至是上面的人。
看到这里,我们可以再看另一种图——生命放大图。
太阳系中的恒星与行星关系
宇宙与生命
我们以人为例,在一张照片里站着一个人,当把照片放大10倍以后,我们能看见人的局部。
继续放大,直到 一块皮肤 挤满了整个画面。
再继续放大,我们可以看清皮肤上的 脉络、褶皱、沟壑 等等。
接着再放大我们能看见 表皮细胞、角质层 。之后再放大就是 细胞结构 ,然后 细胞核、线粒体 ,最后是 分子 ,在最后是 原子 。
指纹放大
有没有觉得细思极恐?宇宙的结构,竟然和生命的结构如出一辙。
如果把宇宙比喻成一个生命体,那么各大 超星系 就是 器官 , 银河系 就是构成器官的 细胞群 。
太阳系 是一个 单独的细胞 ,地球只不过是这个细胞的一部分,不是细胞核,细胞核是太阳,地球应该算作 线粒体 。
那我们人,就是构成 线粒体的DNA 。
这么来看,所有宇宙中的事物,都必须遵守 由小到大的构成顺序 。
显微镜下的细胞
首先有了原子,才组成了宇宙中的各种分子,比如各种气体,它们形成了 星云 。
星云中的 气体、尘埃、原子们 继续聚合,形成了 早期的天体 。
之后天体们结合在一起成为了最早的 恒星系 ,星系再组成了 银河系 。
银河系由于周围的银河系组成了 超星系 ,最后超星系们 组成了宇宙 。
换算成生命的历程就是,一开始是 高分子有机物 们在海底火山热泉口聚合,一部分有机物决定组合起来,于是形成 最初的生命形态 。
宇宙中的星云
生命形态进一步聚合,形成了 细胞结构 ,诞生了最早的 真核细胞 。
只不过这个时候都是 单细胞生物 ,类似于一个又一个独立的天体。
某一天,真核细胞聚合起来形成了 多细胞生物 ,最后形成了不同种类的细胞,生命的形态也越来越多样。
甚至出现了 动物界、植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界、病毒界 六大门派。旗下有可以分为众多小门派。
生命的历程,从某种程度上来说,就是宇宙形成的复刻。
生物都有的DNA
人类与宇宙
由此可见,人类只不过是宇宙中的一种物质,一种有机物质,我们对于宇宙来说实在是太过于渺小。
让我们再把问题回到最初的起点:宇宙是否有边界?
这个问题就好比,人体内的线粒体,想要离开人体,于是在细胞内不断寻找人体的边界。
人的体型是有限的,当然存在边界,可问题是, 线粒体的物质 能否离开人体?
或者,一个人的 线粒体DNA ,进入另一个生物的体内,它还能继续存活吗?
线粒体DNA
细想一下非常恐怖,我们总说要离开地球实现星际移民,那么我们如何突破地球对我们的束缚?
人类去往别的星球生活,就好比线粒体DNA离开人体,去往别的生物。
这个生物还未必是动物,可能是植物、甚至是原核生物,有些生物根本不需要线粒体。
上个世纪80年代,科学家在沙漠中建立了一个「 生物圈2号 」,企图模拟出地球的生态,结果以失败告终。
实验告诉了人类,地球对于人类来说是多么重要的存在,地球可以没有人类,但 人类不能没有地球 。
人类离不开地球