可观测宇宙,直径930亿光年,包含2万亿个星系、10^20颗恒星,宛如一个浩瀚的“星际海洋”。但这只是我们能看到的部分,宇宙的边界之外还有什么?
是无尽的虚空、平行宇宙,还是完全超乎想象的存在?
可观测宇宙是指以地球为中心,光在宇宙年龄(138亿年)内能到达我们的范围,其直径930亿光年,主要由以下因素决定:
可观测宇宙之外的“宇宙”可能存在,但其性质是科学与哲学的交汇点,首先是无限宇宙理论,它认为整个宇宙可能是无限大的,超出演光锥的区域仍包含星系、恒星和暗物质,与可观测部分类似,只是我们永远看不到,2023年剑桥大学研究表明,宇宙学原理(大尺度均匀性)支持无限宇宙,物质分布可能延续无穷。
或者宇宙可能有限但无明确边界,类似球面(三维超球面),你一直走却回到起点,虽然2024年暗能量调查分析CMB,找不到有限宇宙的“重复图案”,但未完全排除此可能。
量子力学认为,可观测宇宙可能只是众多“泡泡宇宙”之一,每个有不同物理常数,最开始的暴胀可能生成无数子宇宙,彼此无法观测。
目前看来,光速是阻挡我们探测全宇宙的最大障碍。
光从930亿光年外出发,需超138亿年到达地球,但膨胀使距离不断拉大,远处的光永远追不上,暗能量占宇宙能量68%,使空间膨胀加速,2024年DES数据显示,膨胀率(哈勃常数)为73.4 km/s/Mpc,远方星系以超光速远离(因空间伸展,非物体运动)。
还有就是大爆炸后38万年,宇宙才透明,之前的光子被等离子体散射,所以我们无法看到更早或更远的信号。
虽然直接观测宇宙之外几乎不可能,但间接方法还是提供了线索:2025年欧洲普朗克卫星(Planck)后续分析,寻找宇宙曲率或多宇宙的“碰撞痕迹”,2023年发现的CMB“冷斑”(可能与“宇宙空洞”相关)或暗示其他宇宙的引力影响。
弦理论和量子引力可能重新定义“空间”与“时间”,推测边界外的状态。2025年《Physical Review D》提出,高维空间可能连接不同宇宙。
只不过对现阶段的人类文明来说,宇宙的范围是意义不大的,脚下的地球和太阳系才是未来的主舞台,光是开发太阳系可能就要数千年时间,在此期间对于宇宙的研究,都只是宇宙考古学而已,因为在光速限制下,我们看得越远,距离宇宙大爆炸就越近。
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