宇宙到底有没有边界?如果有,边界之外又是什么?


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看到这些五彩斑斓的甜甜圈 , 你率先想到了什么呢?可能有人想到了甜腻的口感和爆炸的卡路里 , 也有人立马就来了食欲 。 而大家知道吗 , 在这些甜甜圈当中或许蕴藏着“宇宙” 。

这主要是因为科学家给宇宙的形状提出了几种猜想 , 有马鞍型的、平坦型的还有就是如我们在上面看到的甜甜圈一样的宇宙 。 既然我们已经以甜甜圈为例了 , 那么大家不妨猜猜如果宇宙真的是这样的形状 , 那么它有边界吗?倘若有 , 边界之外又是什么呢?

接下来 , 就从科学家对宇宙边界的分析以及边界之外的猜想 , 来聊聊 , 宇宙这个“庞然巨物”到底有没有边界 , 而边界之外的风景又是怎样的 。 首先 , 就来看看科学家们面对宇宙是否有边界的问题时 , 给出了怎样的答案 。

无垠的宇宙是否有边界?当你询问一个人宇宙有多大时 , 他恐怕会回答你“无限大” 。 但是这似乎并不符合人类的逻辑 , 因为万事万物在我们的逻辑中都有其界限、有始有终 。 所以人类一直都在探索宇宙的边界 , 事实上 , 我们按照光这位“使者”的踪迹 , 确实标记出了所谓的宇宙边界 。 但是它就是宇宙真正的边界吗?

显然不是 , 这只是人类看到的可观测宇宙罢了 。 可观测宇宙的年龄大约是138.2亿年 , 而它的直径为926亿光年左右 。 也就是说 , 被人类认定为速度最快的光 , 抵达那一边界时 , 就神秘地消失了 。
爱丁堡大学天文学家安德鲁·利德尔说:

由于没有比光速更快的东西 , 所以原则上任何事情都可能发生在可观测宇宙之外 。 宇宙可能会终结 , 但是我们无法知道 。

所以 , 我们现在标记的边界并不是真实宇宙的边界 。 至于宇宙到底有没有边界这件事情 , 绝大多数的科学家都认为是没有的 。 因为宇宙的维度应该是人类无法想象的 , 所以我们以三维的视角去“束缚”它 , 显然很不合理 。
就这样科学家建立了几种宇宙形状的几何模型 , 当然这些模型都是猜想 。 其中有呈开放型的马鞍面模型 , 也有上文中我们提到的呈现闭合状的“甜甜圈”样子的模型 。

他们认为 , 如果宇宙是像马鞍面这种开放曲面的形状 , 那么它就是无穷大的 。 反之 , 如果是甜甜圈模型 , 就不是无穷大的 。 但这并不代表它就一定存在边界 , 就像此刻问大家 , 甜甜圈的边界在哪里时 , 许多人都会表示它根本没有边界!
科学家莱文在1998年时就发表了有关甜甜圈形宇宙分析的相关论文 , 这实际上是一种拓扑结构 , 和我们日常生活中常见的形状具备不同的性质 。

他表示:

从拓扑角度来说 , 环状实际上是零曲率 , 因为内部的负曲率外部的正曲率相平衡 。
因此 , 在宇宙微波背景测量的(近)零曲率与一个平坦的表面一样 , 与这个甜甜圈一致 。
可见 , 在绝大多数科学家眼中 , 真正的宇宙是没有边界的 。 人类现在看到的可观测宇宙从根本上来说只是宇宙的一部分 , 类似于“子集”一般的存在 。 在这个可观测宇宙当中确实有边界存在 , 那么我们以这一边界为基准来观察 , 在它之外又是什么呢?

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