天文觀測(cè)顯示,宇宙正在膨脹,并且這種膨脹過(guò)程還正在加速,還沒(méi)有證據(jù)表明宇宙加速膨脹過(guò)程有減緩的趨勢(shì)。若一直這樣加速膨脹下去,可以預(yù)見(jiàn),最終宇宙中的各個(gè)星系都將變?yōu)楣聧u,其中的智慧生命可能會(huì)永遠(yuǎn)困在其中,直至文明滅絕。
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這種膨脹過(guò)程發(fā)生在大尺度上,所以對(duì)銀河系這種尺度在數(shù)百萬(wàn)光年以下的天體結(jié)構(gòu)沒(méi)有產(chǎn)生影響的,因?yàn)樵谶@種尺度下,引力仍然占據(jù)主導(dǎo)力量,將星系中的各種恒星、行星等牢牢地束縛在一起。例如,距離銀河系約256萬(wàn)光年的仙女座星系,研究顯示在引力的影響下,它倆正以約110km/s的速度相互靠近,預(yù)計(jì)幾十億年后將發(fā)生碰撞、融合,最終合并成為一個(gè)更大的星系。
對(duì)于當(dāng)前宇宙的膨脹速率,最新的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,在每326萬(wàn)光年(一百萬(wàn)秒差距)的距離尺度上,遙遠(yuǎn)天體的退行速度約增加73km/s。基于空間膨脹疊加效應(yīng),在距離我們大約465億光年的可觀測(cè)宇宙邊緣,那里天體的退行速度大約為3.5倍光速。不過(guò)這種超光速并不違反相對(duì)論,因?yàn)橛钪媾蛎浭强臻g本身的伸展,而非遙遠(yuǎn)天體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)了光速。
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目前科學(xué)界的主流觀點(diǎn)認(rèn)為,宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸,初期通過(guò)暴漲迅速擴(kuò)張,形成了現(xiàn)在宇宙的雛形。按常理來(lái)說(shuō),大爆炸已經(jīng)發(fā)生這么久了,現(xiàn)在宇宙應(yīng)該趨于穩(wěn)定或者處于減速膨脹過(guò)程中。那目前宇宙為何還在加速膨脹呢?研究顯示,這可能與占宇宙質(zhì)能總量約70%的暗能量有關(guān),正是它的存在,驅(qū)動(dòng)著宇宙加速膨脹。
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既然宇宙能夠不斷膨脹,那宇宙之外又是什么?是虛空嗎,還是有什么其他事物存在?
從日常經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,有這種想法是很正常的。因?yàn)樵谖覀兺ǔ5恼J(rèn)知中,像氣球等東西,如果發(fā)生膨脹,必然需要有能夠讓其膨脹的空間存在。不過(guò),對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō),盡管其在不斷膨脹,但卻可能沒(méi)有“外面”這個(gè)概念。
按照人類目前的定義,宇宙這個(gè)概念本身就涵蓋了所有時(shí)空和物質(zhì),并沒(méi)有內(nèi)外之別。其實(shí),宇宙的膨脹并不一定需要外部空間的存在來(lái)解釋,就算宇宙是無(wú)限大的,這種膨脹現(xiàn)象也仍然可以發(fā)生,這至少在數(shù)學(xué)上是可以解釋得通的。
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盡管從我們對(duì)宇宙的定義來(lái)看,“宇宙之外”的問(wèn)題無(wú)實(shí)際物理意義,屬于不可知領(lǐng)域,但還是可以放開(kāi)想象,探討一下。
一個(gè)無(wú)限大的宇宙,應(yīng)該不存在“宇宙之外”的問(wèn)題。但如果宇宙是有限的,并且存在“宇宙之外”,那這就暗示著或許有其它宇宙的存在。
想象一下,在“世界海洋”中不斷有“宇宙泡”誕生、膨脹、破滅,我們的宇宙或許就是其中一個(gè),這意味著它最終可能也會(huì)消亡。若這些多元宇宙彼此隔絕,那宇宙之外可能是虛空,或者是其它什么東西。不同宇宙間可能會(huì)相互影響,也可能彼此完全孤立。
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虛空與真空這一概念不同,虛空既沒(méi)有物質(zhì),也沒(méi)有時(shí)空,什么都沒(méi)有;而完全沒(méi)有實(shí)物粒子存在的真空實(shí)際上并不空,而是被各種場(chǎng)充滿。例如,量子理論認(rèn)為,真空即使空無(wú)一物,也仍然存在量子漲落,不斷有虛粒子從真空中誕生并湮滅,因此你可以把真空想象成充滿能量的海洋。這一觀點(diǎn)已被間接證實(shí),實(shí)驗(yàn)顯示真空中的量子漲落可以產(chǎn)生卡西米爾效應(yīng)。
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若真的不止一個(gè)宇宙存在,我們的宇宙或許僅是更高維上的低維存在!例如膜理論認(rèn)為,我們的宇宙是11維超空間中的“三維膜”,那么“宇宙之外”即高維空間,可能存在其它“宇宙膜”,膜碰撞可能引發(fā)大爆炸等宇宙事件。
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盡管部分理論或者假說(shuō)看起來(lái)很有說(shuō)服力,但現(xiàn)階段甚至可能永遠(yuǎn)都無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者觀測(cè)證實(shí),畢竟人類目前還被困在太陽(yáng)系這個(gè)宇宙微塵中,未來(lái)是否有能力走出去,還尚未可知。因此,就算宇宙存在邊界,我們可能也永遠(yuǎn)無(wú)法抵達(dá),無(wú)法看到宇宙之外是什么。
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