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宇宙的外面究竟是什麽,這5種假說讓人腦洞大開!

2024-10-24科學

根據大爆炸理論,我們所居住的宇宙,誕生於138億年之前,源自一個體積極小的奇異點。自那一刻起,宇宙不斷膨脹,科學家透過觀察得出,其膨脹速度甚至超越了光速。如今,我們所知的可觀測宇宙,其直徑已達930億光年之廣。

如同氣球的膨脹,我們的宇宙範圍不斷延伸,氣球之外,便是我們尚未觸及的領域。那麽,在宇宙的盡頭,究竟存在何物?是虛空還是其他未知之物?針對這一疑問,科學家們提出了五種理論,今天,讓我們一同探索這五種理論,揭開宇宙之外的神秘面紗。

我們已知的可觀測宇宙直徑約為930億光年,這意味著即使以光速行進,到達宇宙邊界也需耗時同等。以光速30萬千米/秒計算,航行930億年的距離,是人類難以想象的巨大尺度。科學家們透過觀測宇宙中的星體發出的光線,以此探究宇宙的邊際,然而宇宙之外,無光線可循,故此我們無法直接感知那片未知之地。對於宇宙之外的情景,科學家們僅能基於科學邏輯進行假設。

第一種理論:多元宇宙(平行宇宙)學說。

多元宇宙,即包含所有可能宇宙的集合體,涵蓋了所有的空間、時間、物質、能量及物理常數。每一個可能的宇宙,便是一個平行宇宙。

20世紀中期,科學家在研究量子時發現,每一次觀察的量子狀態均不相同。因此,有科學家提出,既然量子狀態有多種可能,那麽宇宙或許並非唯一,而是由多個類似的宇宙構成。打個比方,在某個宇宙中,你閱讀了這篇文章,而在另一個宇宙,你選擇了看電視,從而展開了兩條截然不同的故事線。這僅是一個簡化的類比,實際上,量子的不確定性可能導致我們周圍存在無數個平行宇宙。

量子宇宙充滿了不確定性。你是否能夠接受,當前的你,只是這無盡隨機事件中的一種可能?這似乎預示著某種命運的安排。

諸多影視作品都以穿越平行宇宙為主題,展開了想象力豐富的故事創作。比如【蝴蝶效應】、【前目的地】、【彗星來的那一夜】等作品,我們是否真的能夠穿越平行宇宙,回到過去,挽救那些無法彌補的遺憾……

根據愛因斯坦的相對論,我們所處的是一個連續的時空平面,但這個平面並非一馬平川,而是可彎曲的,受重力影響會發生彎曲,重力越大,彎曲程度越深。在重力達到極限的情況下,時空平面上可能形成一個洞,這個洞就是蟲洞,它為我們提供了穿越不同時空的可能。

黑洞被認為是已知重力最大的天體,它的重力是否足以穿越時空?有觀點認為,黑洞可能是穿越時空的通道,但我們無法驗證這一理論,因為一旦透過黑洞的事件視界(請查閱相關資料),我們將被巨大的潮汐力撕成基本粒子。但在許多電影中,我們看到主角透過黑洞進入五維時空,例如【星際穿越】中的情節。

第二種理論:多維度宇宙論。

此理論建立在弦理論的基礎之上,弦理論認為,自然界的基本單元不是電子、光子、微中子和誇克等點狀粒子,而是非常微小的線狀「弦」。弦的不同振動和運動產生各種基本粒子,弦理論認為,至少需要十個維度才能構建一個理論框架,使重力與量子力學相相容。

弦理論學家認為,我們宇宙中的所有粒子都被限制在四維的膜宇宙中,而膜宇宙則漂浮在更高維度的體宇宙內。膜理論認為,空間的最大維度可能達到11維。不同維度的物質、能量互不影響,只有少數特殊粒子能夠穿越膜宇宙,其中重力子和惰性微中子尤為顯著。

我們無法感知額外維度的時空,科學家普遍認為,額外維度被卷曲在一個微小的空間內,只剩下四維空間幾乎平坦,成為我們能感知的宇宙。不同維度的膜宇宙或許平行、交疊或互相包含。伸出你的手,想象你可能正觸摸著一個11維的空間,但你無法感知它。

重力能夠跨越維度傳遞,正如【星際穿越】中,墨菲的父親在黑洞的五維時空中向墨菲傳遞資訊,用的正是重力。這一理論還提供了解釋宇宙中暗物質及暗能量來源的可能性。根據計算,宇宙中85%以上的重力由我們尚未觀察到的暗物質產生。暗物質是否存在於我們無法感知的額外維度?這些額外的重力可能正是由這些額外維度穿越而來。

第三種理論:多重宇宙論。

這種理論相對易於理解,即宇宙不止一個,我們只是生活在其中之一。霍金對此有一個生動的比喻,他說:「宇宙的誕生有點像沸騰的水中冒出的氣泡,許多小氣泡出現然後消失。這就是宇宙的膨脹與塌縮。曾經有許多宇宙消失了,當小氣泡膨脹到一定尺度,安全逃脫塌縮時,就形成了我們今日的宇宙。」這些宇宙的物理法則截然不同。

這些宇宙氣泡可能相互碰撞、摩擦,要證實這一理論,我們需要尋找宇宙間「親密接觸」留下的痕跡。透過普朗克天文望遠鏡的數據,科學家發現,我們的宇宙微波背景輻射(請查閱相關資料)存在不均勻現象,一些科學家認為,這不均勻性是由其他宇宙牽引造成的,是其他宇宙存在的證明。

科學家普遍相信,我們的宇宙最終會走向終結,對多重宇宙的研究,可能在未來的某個時刻,幫助智慧生物逃離宇宙的死亡,穿越到另一個宇宙。

第四種理論:多層宇宙論。

這種理論認為,宇宙是層層疊加的,我們所在的宇宙只是更大宇宙中的一個子宇宙,而這個更大的宇宙又被包含在另一更大的宇宙中,如此無盡疊加。一個母宇宙可能包含多個子宇宙,而這些母宇宙又被更大的母宇宙包含。

可以借助俄羅斯套娃來形象理解這一理論。

第五種理論:「烏龜塔」假說。

在霍金的【時間簡史】中,講述了伯特蘭·羅素的一個故事,羅素在一次演講中描述了地球圍繞太陽,太陽圍繞星系中心運動的天文學常識。結束後,一位老婦人告訴他,世界並非如此,而是被一只大烏龜馱在背上。當羅素詢問烏龜又站在何處時,老婦人回答:「你很聰明,年輕人,但要知道,這不僅僅是一只烏龜,而是一只馱著一只、一只馱著下去的烏龜塔啊!」

在印度,有傳說地球被6只大象馱著,而地球則被停留在蛇上的烏龜支撐。在中國,我們有類似的宇宙觀,宇宙被分為三十三層或三十六層,每一層有自己的名字,居住著不同的族群,擁有不同的規則。

所謂一花一世界,一樹一菩提。