當我們談論宇宙時,我們通常會拋出一個令人眩暈的數字:930億光年。
這是“可觀測宇宙”的直徑,在這個巨大的球體里,包含著至少 2 萬億個星系,每一個星系都有數千億顆恒星,對于渺小的人類來說,這已經是認知的極限,是神跡般的宏大。
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然而在宇宙學家眼里,這 930 億光年,僅僅是一個“氣泡”。
就像一只被困在玻璃魚缸里的金魚,我們看到的世界是有邊界的,但在魚缸之外,是一片無邊無際的汪洋大海。
那么在這個可觀測的“氣泡”之外,到底有什么?是一堵墻?是虛無?還是另一個完全不同的世界?真實的宇宙,究竟比我們看到的這個球體大多少?
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首先我們需要搞清楚一個概念:為什么是 930 億光年?
很多人會產生疑問:宇宙誕生于 138 億年前,既然光速是宇宙最快的速度,那我們能看到的最遠距離不應該是 138 億光年嗎?以此為半徑,直徑不應該是 276 億光年嗎?并非如此,這個邏輯忽略了宇宙最可怕的屬性:膨脹。
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想象一只螞蟻在一個氣球表面爬行。螞蟻爬行的速度是光速,而氣球本身正在被吹大,當大爆炸發生后的第一縷光出發時,宇宙還很小,但這束光在奔向我們的這 138 億年旅途中,它腳下的“路”一直在瘋狂拉長。
所以那顆當年發出光芒的古老星體,如今已經因為空間的膨脹退行到了距離我們 465 億光年 的地方,以地球為球心,往各個方向延伸 465 億光年,這就是直徑 930 億光年的“可觀測宇宙”,這個球體的邊緣,被稱為“哈勃邊界”,它不是物理上的墻,它是時間的墻。
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在這個邊界之外,光線還在趕往地球的路上。因為它們還沒跑完這段路程,所以對我們來說,那里是絕對的“未知”。
如果你此刻瞬移到 465 億光年外的宇宙邊緣,你會掉進虛空嗎?
不會,你會發現,那里和太陽系附近沒什么兩樣,這就是宇宙學中著名的“哥白尼原理”或“宇宙學原理”,它告訴我們:宇宙在大尺度上是均勻的、各向同性的,沒有哪里是中心,也沒有哪里是邊緣。
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如果你站在那個邊緣,原本的地球將消失在你的身后,而你的前方將展現出一個全新的、地球人從未見過的宇宙,那里依然有無數的螺旋星系在旋轉,有超新星在爆發,甚至可能有外星文明在思考同樣的問題。
就像你在大海上航行。你的視野是有限的,但你航行到了地平線處,你會發現大海依然在延伸,只是你的視野圈隨之移動了,所以,目前主流科學界最保守、最嚴謹的推測是:可觀測宇宙之外,依然是宇宙,而且長得和我們里面差不多。
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但這種“差不多”的延伸,到底有多遠?是延伸一點點,還是無限延伸?
要回答“宇宙到底有多大”,我們必須先測量宇宙的“形狀”,愛因斯坦的廣義相對論告訴我們,質量會彎曲空間,于是科學家們利用宇宙微波背景輻射中的三角形進行了精確測量,結果令人震驚:在 0.4% 的誤差范圍內,我們的宇宙是極其平坦的。
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這個“平坦”不是指二維的紙,而是指三維空間沒有卷曲,這意味著兩條平行光線射向宇宙深處,它們將永遠保持平行,不會相交,也不會發散,這個結論帶來了一個極具顛覆性的推測:如果宇宙是平坦的,那么它大概率是“無限”的。
想象一下,如果地球是平坦的,它就會無限延伸下去。如果宇宙空間不發生閉合,那么它就沒有理由在某處突然停止,在這個模型下,930 億光年的可觀測宇宙,在整個真實宇宙面前,連滄海一粟都算不上,真實宇宙的大小可能是無窮大。
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但是也有保守派科學家認為,宇宙可能是一個非常巨大的“甜甜圈”或者是高維球體,只是因為我們看的范圍太小,所以覺得它是平的,根據牛津大學科學家的計算,如果宇宙是閉合的,其直徑至少也是可觀測宇宙的 250 倍 以上,這意味著真實宇宙的體積,至少是我們能看到的這個氣泡的 1500 萬倍。
如果說幾何測量只是暗示了宇宙的巨大,那么目前最主流的“暴脹理論”,則直接把這個數字推向了瘋狂,暴脹理論認為,在大爆炸發生的極短瞬間,宇宙經歷了一次指數級的瘋狂膨脹,它瞬間從一個質子大小,膨脹到了如今可觀測宇宙的宏大尺度。
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而且這種膨脹可能并沒有在所有地方同時停止,暴脹一旦開始,就很難完全停下來,我們的可觀測宇宙,可能只是這團瘋狂膨脹的面團中,恰好停止暴脹、冷卻下來的一小塊區域,而在我們的氣泡之外,空間仍在以遠超光速的速度瘋狂暴脹。
這意味著真實宇宙的大小,可能不是可觀測宇宙的幾百倍,而是10的23次方倍,甚至更大,如果把我們的可觀測宇宙比作一個燈泡,那么真實宇宙可能比整個地球還要大,在這種尺度下,討論“邊界”已經失去了意義。
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如果宇宙真的是無限的,或者大到了在這個數量級,一個讓人毛骨悚然的數學悖論就會出現:重復宇宙。
請深呼吸,思考這個邏輯:基本粒子的數量是有限的,粒子組合的方式也是有限的,如果空間是無限的,那么必然有無數個區域,當你把有限的粒子組合,放入無限的空間中,重復是不可避免的
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在一個無限的宇宙中,距離你大約 10^(10^115) 米的地方,必然存在一個和你一模一樣的粒子組合體,那里有一個和你一模一樣的地球,一模一樣的太陽系,以及一個一模一樣的“你”,那個“你”此刻也在讀著這篇文章,有著同樣的記憶,經歷過同樣的童年,不僅如此,在更遠的地方,會有另一個版本的“你”,做出了不同的人生選擇。也許那個你沒有讀這篇文章,也許那個你是億萬富翁。
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在無限的宇宙中,一切可能發生的事情,不僅會發生,而且會發生無數次,這就是第一類多重宇宙,它不需要高維空間,不需要量子力學,它只需要“無限大”這一個前提,就足以讓獨一無二的你,變成宇宙流水線上的量產商品。
如果我們再大膽一點,走出我們的“氣泡”,外面可能不僅僅是更多的空間,而是完全不同的物理世界,在“永恒暴脹”模型中,宇宙像一塊不斷發酵膨脹的面包,而我們的可觀測宇宙只是面包內部形成的一個小氣孔,在面包的其他位置,還有別的氣孔。
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這些氣泡之間被正在極速暴脹的空間隔開,永遠無法相見,更驚人的是,弦理論預測,這些不同的氣泡宇宙,可能擁有完全不同的物理常數,在另一個氣泡里,光速可能只有每秒 10 米,引力可能是斥力,電子可能比質子重,甚至維度都不同,那里可能有 4 維空間或 2 維生物。
這被稱為第二類多重宇宙,在那個圖景中,930 億光年不僅僅是一個氣泡,它是漂浮在無限泡沫海洋中的一粒沙。
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所以可觀測宇宙之外還有什么?
是更多和我們一樣的星系,只是光還沒照過來,是無限重復的地球和無限重復的你,是狂暴的暴脹空間,以及擁有不同物理定律的異界氣泡。
真實的宇宙有多大?
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它大到讓“大”這個詞失去了意義,如果可觀測宇宙是一滴水,真實宇宙可能就是太平洋,甚至是無數個太平洋。
每念及此,一種深沉的戰栗便會油然而生,人類被鎖在 930 億光年的光錐里,就像被鎖在一個孤島上,我們永遠無法駛出地平線,永遠無法探知島外的真相。
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