宇宙有边界吗?

如果有,那边界之外是什么?

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长久以来,关于宇宙边界和无限性的问题一直都在困扰着科学家和普通人,现在结合最前沿的宇宙学研究和发现后,科学界终于下了一个定论:

我们的宇宙没有边界,人类也不可能到达边界之外

之所以产生这个定论,有以下几点原因

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首先就是宇宙正在超光速膨胀,这意味着即使我们以光速朝某个方向旅行,宇宙膨胀也会先我们一步到达更远地方,因此总会有一个我们永远无法到达的点,这个点引申出来就是宇宙的边界。

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除了宇宙超光速膨胀外,时空曲率也是一个不得不考虑到问题,虽然目前的宇宙学模型认为宇宙的平坦的,但科学家已经在百亿光年的尺度上发现了微小的起伏,这意味着一旦飞出直径930亿光年的可观测宇宙,进入更广阔的未观测宇宙后,宇宙的曲率就会让飞船的轨迹发生改变。

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最终导致的结果很可能是:飞船上的人没有改变方向,但足够长的时间过后发现自己回到了原点,就好像麦哲伦当年的环球航行一样。

之所以会这样,是因为宇宙学模型中的有界无边模型在起作用,这种模型认为宇宙在终极层面上一个闭合的四维超球体,就像地球是一个球体,朝一个方向前进总会回到原点一样,在四维超球体宇宙中以光速前进,光子将沿着测地线飞行,再次回到原点。

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除了物理规律和宇宙本身的性质外,由于我们并不知道宇宙的准确大小,所以想要估计宇宙的边界在何方,也是一件几乎不可能完成的任务。

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目前的可观测宇宙也叫哈勃体积,指的是以地球为中心,半径465亿光年直径930亿光年的球形时空,目前人类能看到的所有星系都位于其中,这之外天文学家相信还存在大量星系,但它们发出的光因为宇宙膨胀的原因,永远也飞不到地球,所以465亿光年之外的宇宙,就被称为未观测宇宙。

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虽然并不清楚未观测宇宙的范围,但天文学家根据宇宙质能总量结合宇宙学中的各向同性原理,再假定宇宙真的在终极层面呈现闭合四维超球体结构后,计算出的大宇宙直径是230000亿光年,体积则是可观测宇宙的1500万倍以上,也就是说目前的可观测宇宙只是大宇宙的240分之一。

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当距离来到这种级别,每秒30万公里的光速就跟静止差不多了,仅仅是可观测宇宙就得飞465亿年才能到达理论上的尽头,大宇宙就更不用说了。

不过虽然我们不能到达宇宙边界,但还是可以预测一下边界之外的景象:

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就像火箭飞出地球看到无数颗星球一样,科学家认为宇宙之外肯定还有其他宇宙,它们也呈现闭合四维超球体结构,这便是传说中的多元宇宙,或者说泡宇宙,其中每个泡泡都是一次大爆炸后产生的时空区域。

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每个时空区域代表一个不同的宇宙,有着不同的物理定律,不同的光速,不同的核反应速率,甚至是不同的时间箭头。

总体而言

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对于目前的人类文明来说,宇宙边界仍是一个玄之又玄的问题,属于短时间内无法得到答案的问题,甚至可能直到人类文明消亡也找不到答案。