当我们谈论宇宙时,我们通常会抛出一个令人眩晕的数字:930亿光年。
这是“可观测宇宙”的直径,在这个巨大的球体里,包含着至少 2 万亿个星系,每一个星系都有数千亿颗恒星,对于渺小的人类来说,这已经是认知的极限,是神迹般的宏大。
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然而在宇宙学家眼里,这 930 亿光年,仅仅是一个“气泡”。
就像一只被困在玻璃鱼缸里的金鱼,我们看到的世界是有边界的,但在鱼缸之外,是一片无边无际的汪洋大海。
那么在这个可观测的“气泡”之外,到底有什么?是一堵墙?是虚无?还是另一个完全不同的世界?真实的宇宙,究竟比我们看到的这个球体大多少?
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首先我们需要搞清楚一个概念:为什么是 930 亿光年?
很多人会产生疑问:宇宙诞生于 138 亿年前,既然光速是宇宙最快的速度,那我们能看到的最远距离不应该是 138 亿光年吗?以此为半径,直径不应该是 276 亿光年吗?并非如此,这个逻辑忽略了宇宙最可怕的属性:膨胀。
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想象一只蚂蚁在一个气球表面爬行。蚂蚁爬行的速度是光速,而气球本身正在被吹大,当大爆炸发生后的第一缕光出发时,宇宙还很小,但这束光在奔向我们的这 138 亿年旅途中,它脚下的“路”一直在疯狂拉长。
所以那颗当年发出光芒的古老星体,如今已经因为空间的膨胀退行到了距离我们 465 亿光年 的地方,以地球为球心,往各个方向延伸 465 亿光年,这就是直径 930 亿光年的“可观测宇宙”,这个球体的边缘,被称为“哈勃边界”,它不是物理上的墙,它是时间的墙。
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在这个边界之外,光线还在赶往地球的路上。因为它们还没跑完这段路程,所以对我们来说,那里是绝对的“未知”。
如果你此刻瞬移到 465 亿光年外的宇宙边缘,你会掉进虚空吗?
不会,你会发现,那里和太阳系附近没什么两样,这就是宇宙学中著名的“哥白尼原理”或“宇宙学原理”,它告诉我们:宇宙在大尺度上是均匀的、各向同性的,没有哪里是中心,也没有哪里是边缘。
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如果你站在那个边缘,原本的地球将消失在你的身后,而你的前方将展现出一个全新的、地球人从未见过的宇宙,那里依然有无数的螺旋星系在旋转,有超新星在爆发,甚至可能有外星文明在思考同样的问题。
就像你在大海上航行。你的视野是有限的,但你航行到了地平线处,你会发现大海依然在延伸,只是你的视野圈随之移动了,所以,目前主流科学界最保守、最严谨的推测是:可观测宇宙之外,依然是宇宙,而且长得和我们里面差不多。
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但这种“差不多”的延伸,到底有多远?是延伸一点点,还是无限延伸?
要回答“宇宙到底有多大”,我们必须先测量宇宙的“形状”,爱因斯坦的广义相对论告诉我们,质量会弯曲空间,于是科学家们利用宇宙微波背景辐射中的三角形进行了精确测量,结果令人震惊:在 0.4% 的误差范围内,我们的宇宙是极其平坦的。
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这个“平坦”不是指二维的纸,而是指三维空间没有卷曲,这意味着两条平行光线射向宇宙深处,它们将永远保持平行,不会相交,也不会发散,这个结论带来了一个极具颠覆性的推测:如果宇宙是平坦的,那么它大概率是“无限”的。
想象一下,如果地球是平坦的,它就会无限延伸下去。如果宇宙空间不发生闭合,那么它就没有理由在某处突然停止,在这个模型下,930 亿光年的可观测宇宙,在整个真实宇宙面前,连沧海一粟都算不上,真实宇宙的大小可能是无穷大。
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但是也有保守派科学家认为,宇宙可能是一个非常巨大的“甜甜圈”或者是高维球体,只是因为我们看的范围太小,所以觉得它是平的,根据牛津大学科学家的计算,如果宇宙是闭合的,其直径至少也是可观测宇宙的 250 倍 以上,这意味着真实宇宙的体积,至少是我们能看到的这个气泡的 1500 万倍。
如果说几何测量只是暗示了宇宙的巨大,那么目前最主流的“暴胀理论”,则直接把这个数字推向了疯狂,暴胀理论认为,在大爆炸发生的极短瞬间,宇宙经历了一次指数级的疯狂膨胀,它瞬间从一个质子大小,膨胀到了如今可观测宇宙的宏大尺度。
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而且这种膨胀可能并没有在所有地方同时停止,暴胀一旦开始,就很难完全停下来,我们的可观测宇宙,可能只是这团疯狂膨胀的面团中,恰好停止暴胀、冷却下来的一小块区域,而在我们的气泡之外,空间仍在以远超光速的速度疯狂暴胀。
这意味着真实宇宙的大小,可能不是可观测宇宙的几百倍,而是10的23次方倍,甚至更大,如果把我们的可观测宇宙比作一个灯泡,那么真实宇宙可能比整个地球还要大,在这种尺度下,讨论“边界”已经失去了意义。
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如果宇宙真的是无限的,或者大到了在这个数量级,一个让人毛骨悚然的数学悖论就会出现:重复宇宙。
请深呼吸,思考这个逻辑:基本粒子的数量是有限的,粒子组合的方式也是有限的,如果空间是无限的,那么必然有无数个区域,当你把有限的粒子组合,放入无限的空间中,重复是不可避免的
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在一个无限的宇宙中,距离你大约 10^(10^115) 米的地方,必然存在一个和你一模一样的粒子组合体,那里有一个和你一模一样的地球,一模一样的太阳系,以及一个一模一样的“你”,那个“你”此刻也在读着这篇文章,有着同样的记忆,经历过同样的童年,不仅如此,在更远的地方,会有另一个版本的“你”,做出了不同的人生选择。也许那个你没有读这篇文章,也许那个你是亿万富翁。
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在无限的宇宙中,一切可能发生的事情,不仅会发生,而且会发生无数次,这就是第一类多重宇宙,它不需要高维空间,不需要量子力学,它只需要“无限大”这一个前提,就足以让独一无二的你,变成宇宙流水线上的量产商品。
如果我们再大胆一点,走出我们的“气泡”,外面可能不仅仅是更多的空间,而是完全不同的物理世界,在“永恒暴胀”模型中,宇宙像一块不断发酵膨胀的面包,而我们的可观测宇宙只是面包内部形成的一个小气孔,在面包的其他位置,还有别的气孔。
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这些气泡之间被正在极速暴胀的空间隔开,永远无法相见,更惊人的是,弦理论预测,这些不同的气泡宇宙,可能拥有完全不同的物理常数,在另一个气泡里,光速可能只有每秒 10 米,引力可能是斥力,电子可能比质子重,甚至维度都不同,那里可能有 4 维空间或 2 维生物。
这被称为第二类多重宇宙,在那个图景中,930 亿光年不仅仅是一个气泡,它是漂浮在无限泡沫海洋中的一粒沙。
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所以可观测宇宙之外还有什么?
是更多和我们一样的星系,只是光还没照过来,是无限重复的地球和无限重复的你,是狂暴的暴胀空间,以及拥有不同物理定律的异界气泡。
真实的宇宙有多大?
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它大到让“大”这个词失去了意义,如果可观测宇宙是一滴水,真实宇宙可能就是太平洋,甚至是无数个太平洋。
每念及此,一种深沉的战栗便会油然而生,人类被锁在 930 亿光年的光锥里,就像被锁在一个孤岛上,我们永远无法驶出地平线,永远无法探知岛外的真相。
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