宇宙外面是什么？科學(xué)家測(cè)出關(guān)鍵數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)看到的仍是冰山一角

抬頭看星星的時(shí)候，你會(huì)不會(huì)突然琢磨：咱們住的這個(gè)宇宙，到底有沒(méi)有頭啊？宇宙的外面，又長(zhǎng)什么樣呢？這個(gè)問(wèn)題困擾了人類幾千年，從古代的思想家到現(xiàn)在的天文學(xué)家，沒(méi)人能給個(gè)百分百準(zhǔn)的答案。但隨著觀測(cè)工具越來(lái)越先進(jìn)，科學(xué)家們是不是已經(jīng)摸到一點(diǎn)線索了呢？

我們能看到的宇宙，只有“冰山一角”

其實(shí)我們平時(shí)談?wù)摰挠钪妫瑴?zhǔn)確來(lái)說(shuō)只是“可觀測(cè)宇宙”，它就像大海中我們能看到的那片海面，只是整個(gè)宇宙的一小部分。這個(gè)可觀測(cè)范圍是一個(gè)半徑約465億光年的球形區(qū)域，超出這個(gè)距離的地方，光從宇宙誕生至今還沒(méi)來(lái)得及抵達(dá)地球，我們目前根本沒(méi)辦法觀測(cè)到。

天文學(xué)家借助哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、普朗克衛(wèi)星這些精密設(shè)備，測(cè)出了不少關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)幫我們認(rèn)識(shí)這片“冰山一角”。

比如宇宙膨脹速度，最新結(jié)果是73.8公里/秒·百萬(wàn)秒差距，簡(jiǎn)單理解就是星系和地球的距離每增加326萬(wàn)光年，遠(yuǎn)離我們的速度就會(huì)每秒多73.8公里，現(xiàn)在這個(gè)數(shù)值的誤差已經(jīng)降到3.3%，比2009年縮小了30%，精準(zhǔn)度提升了不少。

還有宇宙的平坦程度，相關(guān)參數(shù)測(cè)量結(jié)果特別接近零，普朗克衛(wèi)星2018年的最終數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，誤差小到幾乎可以忽略，這也讓宇宙平坦的說(shuō)法更有依據(jù)。按照愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，平坦的宇宙往往會(huì)無(wú)限延伸，但這里要提醒一句，我們看到的這部分宇宙是平坦的，不代表整個(gè)宇宙都是如此。

舉個(gè)生活里的例子，站在地面上會(huì)覺(jué)得腳下的土地是平的，但地球?qū)嶋H是圓形的，宇宙可能也是這樣，只是它的尺度實(shí)在太大，我們沒(méi)辦法看清它的全貌，說(shuō)不定它真實(shí)形狀是環(huán)形、類似甜甜圈的超環(huán)面，或者是其他更復(fù)雜的樣子。

多重宇宙存在，我們只是“口袋之一”

在探索宇宙外面的眾多猜想中，多重宇宙的說(shuō)法格外引人關(guān)注，這并非科幻小說(shuō)里的空想，而是有科學(xué)理論支撐的假說(shuō)。

該假說(shuō)的核心思路是，早期宇宙曾經(jīng)歷過(guò)一段極快的指數(shù)級(jí)膨脹階段，在這個(gè)過(guò)程中，有些區(qū)域的膨脹可能中途停止，進(jìn)而形成一個(gè)個(gè)互相隔絕、獨(dú)立演化的“小宇宙口袋”，咱們?nèi)缃袼幍挠钪妫皇沁@些無(wú)數(shù)“口袋”中的一個(gè)而已。

麻省理工的科學(xué)家馬克斯·泰格馬克，把“多重宇宙”的可能形態(tài)，像給游戲難度分級(jí)一樣，分成了四檔。一檔比一檔更顛覆：第一級(jí)就像我們的宇宙無(wú)限大

想象一下，在遙遠(yuǎn)到我們永遠(yuǎn)看不見(jiàn)的地方，存在著和地球一模一樣的星球，上面甚至住著另一個(gè)你。這只是因?yàn)榭臻g無(wú)限，所有可能的事情都在某處發(fā)生著。

第二級(jí)是不同的宇宙有不同的“物理規(guī)則”就像一鍋煮沸的肥皂水，會(huì)冒出無(wú)數(shù)個(gè)泡泡。每個(gè)泡泡就是一個(gè)宇宙，里面可能有完全不同的自然規(guī)律：有的光速很慢，有的重力很強(qiáng)，千奇百怪。

第三級(jí)是你每個(gè)選擇，都創(chuàng)造一個(gè)新宇宙，這一級(jí)源于量子力學(xué)。想象你的人生就像一棵不斷分叉的大樹：每一次選擇（比如向左走還是向右走），都會(huì)“分裂”出兩個(gè)平行世界，把所有可能性都變成現(xiàn)實(shí)。

第四級(jí)是終極的“數(shù)學(xué)宇宙”這是最顛覆的一級(jí)：它認(rèn)為，所有在數(shù)學(xué)邏輯上能夠成立的世界，都是真實(shí)存在的。我們的宇宙只是其中一個(gè)符合特定數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的“實(shí)例”。也就是說(shuō)，數(shù)學(xué)不僅描述宇宙，它本身就定義了所有可能的宇宙。

哥倫比亞大學(xué)的布萊恩·格林也將多重宇宙細(xì)分為九種，每種都有獨(dú)特的運(yùn)行“規(guī)矩”，比如有的宇宙里光速可能是我們這兒的兩倍，有的宇宙里引力弱到根本無(wú)法凝聚出星辰。

不過(guò)要說(shuō)明的是，到現(xiàn)在為止，我們還沒(méi)有找到其他宇宙存在的直接證據(jù)，連它們可能留下的引力痕跡都未曾發(fā)現(xiàn)。值得一提的是，哈勃望遠(yuǎn)鏡精準(zhǔn)測(cè)量出宇宙膨脹速度后，還排除了一種相關(guān)假說(shuō)——曾有人認(rèn)為宇宙加速膨脹是因?yàn)椤拔覀冏≡谝粋€(gè)巨大的泡泡里”的幻覺(jué)，如今這種說(shuō)法已被證實(shí)不成立。

靠這些儀器找答案

雖然“宇宙外面是什么”至今沒(méi)有定論，但科學(xué)家們?cè)缫岩?guī)劃好探測(cè)路線，一批更先進(jìn)的觀測(cè)儀器將成為破解謎團(tuán)的關(guān)鍵。

首當(dāng)其沖的是平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA），這款預(yù)計(jì)2030年代建成的設(shè)備，靈敏度達(dá)到現(xiàn)有儀器的50倍，不僅能更精準(zhǔn)地測(cè)量宇宙的平坦程度和膨脹速度，還能捕捉到宇宙深處更微弱的信號(hào)，說(shuō)不定能從中找到宇宙真實(shí)形狀的線索，甚至探測(cè)到可能存在的其他宇宙留下的痕跡。

另一款核心設(shè)備是極大型望遠(yuǎn)鏡（ELT），它擁有39米的超大口徑，觀測(cè)能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡，能清晰看到130億光年外的星系。要是宇宙本質(zhì)是有限的，其特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會(huì)讓局部區(qū)域的星系分布出現(xiàn)異常密度，這款望遠(yuǎn)鏡就能敏銳捕捉到這種細(xì)微差異。

除此之外，已經(jīng)投入使用的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也將持續(xù)發(fā)力，它擅長(zhǎng)探測(cè)遙遠(yuǎn)的Ia型超新星，這類星體亮度穩(wěn)定，是校準(zhǔn)宇宙距離標(biāo)尺的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，通過(guò)它的觀測(cè)能進(jìn)一步提升宇宙膨脹速度的測(cè)量精度，為判斷宇宙是否無(wú)限或存在多重宇宙提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。

除了這些觀測(cè)儀器，“圈量子引力”這類前沿理論的研究也在同步推進(jìn)，該理論認(rèn)為時(shí)空由極小的“量子泡沫”組成，若能通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一理論，或許能從本質(zhì)上揭示宇宙的有限或無(wú)限屬性。

這些儀器和理論的結(jié)合，正在一點(diǎn)點(diǎn)縮小“宇宙外面是什么”的未知范圍，讓人類離終極答案越來(lái)越近。

答案未出，但追問(wèn)本身就是意義

關(guān)于“宇宙外面是什么”這個(gè)終極問(wèn)題，至今仍沒(méi)有能讓所有人信服的最終答案。

我們已知的，只是半徑約465億光年的可觀測(cè)宇宙，天文學(xué)家借助哈勃望遠(yuǎn)鏡、普朗克衛(wèi)星測(cè)出了宇宙膨脹速度、平坦程度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，卻也只能證明我們能看到的這部分宇宙呈現(xiàn)平坦?fàn)顟B(tài)，無(wú)法斷定整個(gè)宇宙的全貌與邊界。

在探索的過(guò)程中，科學(xué)家們提出了不少猜想，比如宇宙可能無(wú)限延伸，或是存在多重宇宙、我們只是其中一個(gè)“口袋”，但這些猜想都缺乏一錘定音的直接證據(jù)，就連多重宇宙可能留下的引力痕跡都未曾被發(fā)現(xiàn)。

諾貝爾獎(jiǎng)得主史蒂文·溫伯格就曾提醒，要是物理規(guī)則只是多重宇宙里的隨機(jī)結(jié)果，人類追求“終極科學(xué)理論”的意義可能會(huì)大打折扣。

但即便如此，這種持續(xù)的追問(wèn)本身就極具價(jià)值。

人類對(duì)宇宙的認(rèn)知，正是從“天圓地方”的樸素認(rèn)知，一步步突破到知曉“可觀測(cè)宇宙”的范圍，再到借助更先進(jìn)的儀器規(guī)劃未來(lái)探測(cè)方向，每一次追問(wèn)都在推動(dòng)認(rèn)知邊界的拓展。

就算未來(lái)真的搞懂了宇宙外面是什么，或許又會(huì)有新的奧秘等待探索。畢竟宇宙的浩瀚遠(yuǎn)超想象，而人類對(duì)未知的好奇與探索，從來(lái)都是前進(jìn)的核心動(dòng)力，這份追問(wèn)的勇氣與堅(jiān)持，遠(yuǎn)比一個(gè)暫時(shí)的答案更有分量。