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宇宙有边界吗?人类到达宇宙边界,将会发生什么恐怖的事?

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或许每个人在幼年时期都产生过相似的迷惑,那就是“星空究竟要延伸到什么地方才会停止?”

孩子们并没有意识到,自己小脑袋里的疑惑,其实也是古往今来无数先贤智者们想要弄清楚的关于世界的终极问题。

有很多学者都提出过自己的答案,但以人类目前的发展水平,又几乎没法验证那些答案。不过,这并不妨碍我们普通人去了解一下那些优秀科学家们对这个问题的回答。


可观测宇宙的边界

想象有一个人站在一片茫茫无边的旷野之上,旷野完全被黑暗笼罩,唯一的光源是这人手里提着的一盏小灯。

根据生活经验,我们很容易就能想到,这盏灯的灯光洒向哪儿,这人就能看清哪儿;灯光没照亮的部分,对这个人来说就仍然是一片未知的朦胧。

将这个经验放在宏观尺度上其实也成立。我们所能“看”到的星空,其实是一个以我们自己为中心,半径极其庞大的球形区域。当然,这里所说的“看”并非是用眼睛去看,而是指人类用各种设备去探索收集数据。


这个区域实际上是自宇宙诞生以来,我们能接收到的最远的光经过的区域。比它更远的光,因为时空本身在不停地变大,没办法跑到我们的仪器这儿来,所以我们完全不清楚更远的地方到底是什么情况。

这个描述有点反直觉。生活中的光源能照亮的范围是有限的,那是因为光线前进时会被空气、尘埃、水汽等吸收掉。星空中的光,难道不应该长久地跑下去,最终抵达太空的每个角落吗?怎么还会有一个“光能经过的区域”呢?


在不考虑吸收损耗的情况下,星空中的光确实会一直跑下去。但太空本身也在变大,导致光会追不上太空变大的速度。

就像气球上有一只蚂蚁试图爬向一颗面包屑。如果面包屑距离蚂蚁足够远,而这只气球可以一直膨胀下去,膨胀的速度大于蚂蚁的爬行速度,这只蚂蚁就无论如何也吃不到这颗面包屑了。

太空的膨胀就和这个气球类似。大约138亿年前,一场前所未有的爆炸事件发生了。伴随这次巨大的能量喷发,一切开始迅速扩散,所产生的光芒也开始向所有方向蔓延。


光是我们目前所知道的在真空中传播最快的信号,但即使它已经跑得足够快,也仍然是需要时间传送的。

而时空本身也一直在延展。138亿年前的光终于抵达人类设备的那一刻,它出发的那个位置由于空间的膨胀,如今已经和地球相隔465亿光年了。

这个数字就是我们凭借现有手段能够“看”到的太空的半径,超过这个半径之外的光,就像那只吃不到面包屑的蚂蚁,永远无法与我们相遇。如果以“能接收到光信号”为标准,那我们所能认识的太空的边缘就在465亿光年之外。


但那并不是一道能触摸到的屏障,也不是物质的终点,在这个范围之外,应该还有着更大范围的时空,只是那里的光无法抵达地球,所以我们无法真正“看”到。

即使真的存在一个无比强大的设备,能够让人类一睹465亿光年之外,那我们眼睛接收到的,应该是这片太空小时候的样子,是时间最初的光芒。

构想中的星空边缘

其实我们所进行的所有关于时空的讨论,都不可避免地滑向了猜想。尽管我们无法真正探测到时空的全貌,但探索者们通过数学推导和观察资料,提出了许多时空构想。


有人曾经提出过一种“有限而无边”的时空构想。他认为,如果太空中的物质密度足够大,那么产生的空间作用会导致宇宙形成一个自我封闭的形态。就像蚂蚁在篮球表面上爬行,它可以一直向前爬,永远不会爬到尽头,但这个篮球并没有无限变大。

还有一些学者提出了多重时空的构想。比如有的研究者就认为可能存在大量不同的真空状态,每一种都可能对应一个具有不同物理规律的时空。

按照这个想法,我们所在的世界只是众多世界里的一个,除此之外还有许多其他世界,它们运行的规律可能和我们完全不同。


在某些时空中,光可能跑得更快;在另一些时空中,引力常数可能更弱;甚至可能还有某些时空,就是我们在虚构作品中欣赏到的那些仙魔妖世界。

在这个框架下,时空的边际就是一层“膜”,如果这个构想是真的,而我们又能真的抵达这层“膜”,那也许会发现我们这个世界所有物理定律、数学定律都在那里具象化了,来自膜另一侧的信息在那里向我们大范围泄漏,各个世界的不同画面在那里冲突交融。

但想要穿过它可能需要克服巨大的能量壁垒,或者一旦突破,人类现有的物质结构都将瓦解重组。

还有一种“循环时空”构想。这个构想认为宇宙并非只诞生一次,而是经历着很多次“爆发-收缩-爆发”的过程,每次循环并非完全从头开始,而是会继承前一个时空的某些特征。


在这个构想中,时空没有绝对的开始和结束,因此也没有传统意义上的“尽头”。所谓的尽头只是当前循环的结束,就像年末是新一年的开端。

如果能抵达这个尽头,也许会看到很多种不同的历史演化过程被压缩成类似平面的存在,过去和未来在这里共存,或许在某一次循环中,人类从未出现,或许在某一次循环中,恐龙成为了世界的主宰。

结语

当我们试图思考这些宏大问题的时候,总觉得“纠结”。或者,这说明人脑本身的特性也是一种边界。

我们的脑子,从古至今考虑最多的是解决生存困境,先祖们考虑狩猎采集,我们考虑上班工作。人脑似乎并不是为了去理解时空奇点、时间尽头这种宏大的问题而进化的。


我们的直觉和思维方式已经被日常经验牢牢占据了,一旦进入极端物理领域,好像所有的东西都变得反直觉起来。

就像有些理论说时空可弯曲,有些理论说生物可以处于生与死的交织状态,它们完全脱离了我们的感官经验,我们很难真正想象弯曲的时空,或者一个没有“之前”和“之后”的创世时刻。

这种人脑的局限性,其实影响了我们探索外界的方式。我们可以理解地球上的大部分事物,但如果探索目标变成地球之外的物质,由于那些物质不符合我们的认知方式,使得我们可能根本无法真正“看清”它们的全貌。

即使是人类中最厉害的探索者,通过理论和物理学构建出的模型,本质上依然是被人类的思维扭曲过的。或许,是我们的理解方式从根本上就跑偏了。

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