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古語(yǔ)云:“上下四方曰宇,往古來(lái)今曰宙。”這句話道出了宇宙的含義,即宇宙包含著所有的空間和時(shí)間。既然有一個(gè)整個(gè)宇宙的概念,那么,我們就會(huì)想知道宇宙從空間上來(lái)看有多大,從時(shí)間上來(lái)看有多久?
利用各種天文望遠(yuǎn)鏡接收到的各種波段的觀測(cè)數(shù)據(jù),現(xiàn)代宇宙學(xué)得出的結(jié)論是,宇宙半徑為465億光年,宇宙存在的時(shí)間為138億年。那么,138億年前面的時(shí)間是什么?465億光年外面的空間又是什么呢?
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20世紀(jì)20年代,天文學(xué)家哈勃觀測(cè)了宇宙中的一系列星系,并測(cè)量這些星系的光譜。光的傳播也遵循多普勒效應(yīng),當(dāng)光源朝著我們的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),其光譜向波長(zhǎng)較短的方向偏移,即藍(lán)移,偏移越多則速度越快。而紅移則代表光源遠(yuǎn)離我們而去。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了銀河系附近的一些星系光譜呈現(xiàn)藍(lán)移之外,其他星系的光譜都呈現(xiàn)紅移,這意味著只有銀河系附近的一部分星系在靠近銀河系,而其他絕大部分星系都在遠(yuǎn)離銀河系。
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與此同時(shí),哈勃還測(cè)出了星系的距離,結(jié)合光譜的結(jié)果更讓人出乎意料:星系的紅移值正比于距離,即它們的遠(yuǎn)離速度正比于距離。離銀河系越遠(yuǎn)的星系,它們遠(yuǎn)離而去的速度就越接近光速。
出現(xiàn)這種奇特現(xiàn)象的唯一解釋是,空間正在膨脹。在整個(gè)宇宙中,每一處的空間都在往外擴(kuò)張,空間自身不斷生長(zhǎng)出空間。由于空間在膨脹,星系之間的距離越遠(yuǎn),它們之間的空間在單位時(shí)間內(nèi)膨脹得越多,從而導(dǎo)致星系之間分開(kāi)的速度就越快。
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既然空間自身在不斷生長(zhǎng),那么,空間就是由小變大。如果把時(shí)間倒推回到某個(gè)時(shí)間點(diǎn),空間就會(huì)縮小到無(wú)窮小的點(diǎn)之中,物理學(xué)家稱之為“奇點(diǎn)”,這被認(rèn)為是宇宙的空間起源,并且也是時(shí)間起源。
根據(jù)宇宙大爆炸理論,宇宙的時(shí)間起點(diǎn)在138億年前,宇宙正是從無(wú)窮小的奇點(diǎn)膨脹而來(lái)。那么,在這個(gè)時(shí)間起點(diǎn)之前是否還有時(shí)間,目前并不清楚。
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有些物理學(xué)家認(rèn)為,談?wù)?38億年之前的時(shí)間是沒(méi)有意義的,因?yàn)橛钪娓静淮嬖冢瑳](méi)有時(shí)間也沒(méi)有空間的概念,一切都是虛無(wú)。這正如談?wù)摫睒O點(diǎn)以北和南極點(diǎn)以南的方向也是沒(méi)啥意義的。
但也有物理學(xué)家認(rèn)為,138億年之前可能是另一個(gè)宇宙。宇宙在不斷膨脹,但神秘的暗物質(zhì)產(chǎn)生的巨大引力,又會(huì)把一切吸引到一起。倘若宇宙中的物質(zhì)和暗物質(zhì)足夠多,它們產(chǎn)生的引力足夠強(qiáng)大,就能最終阻止宇宙膨脹,使宇宙轉(zhuǎn)向坍縮,空間變得越來(lái)越小,直到有一天又坍縮回奇點(diǎn)。
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宇宙有可能是在奇點(diǎn)-大爆炸-膨脹-坍縮-奇點(diǎn),如此往復(fù)循環(huán)。如果是這樣,那么,138億年再往前,就是上一代宇宙。
目前,宇宙半徑是465億光年,這其實(shí)是以地球?yàn)橹行牡目捎^測(cè)宇宙范圍。不過(guò),這里并不等同于“地心說(shuō)”,地球并不是宇宙的中心。因?yàn)橛钪婺壳暗呐蛎浰俣群芸欤灰嚯x足夠遠(yuǎn)的星系,它們相對(duì)于地球的退行速度就會(huì)超光速,所以我們所能看到的宇宙距離是有限的。
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在465億光年之外,還有我們所不曾知道的不可觀測(cè)宇宙,那里也有星系、恒星、行星,甚至還有生命和文明。但由于光速所限,而且宇宙太大,我們不能看到那么遠(yuǎn)的距離。
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據(jù)推測(cè),不可觀測(cè)宇宙的范圍可能有幾十萬(wàn)億光年。當(dāng)然,也有可能是無(wú)限大。而在全宇宙之外,可能還有更多未知的領(lǐng)域,比如無(wú)數(shù)的平行宇宙。正所謂“惟天地之無(wú)窮兮”。
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