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。
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
所以,宇宙的边界,真的这么重要吗?
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