
文章图片

文章图片

文章图片

文章图片
我们人类对宇宙的观测受到两大因素的限制 , 其中之一是光的速度是有限的 , 这造成了那些非常遥远的光线至今仍未传播到地球 , 另一种因素则是宇宙一直在加速膨胀 , 这导致了天体之间会互相远离 , 并且距离越远 , 互相远离的速度越快 , 以至于那些距离我们非常遥远的天体 , 其远离我们的速度超过了光速 , 我们也就无法观测到它们了 。
所以我们只能在一个有限的范围内观测宇宙 , 就目前的情况来看 , 我们在宇宙中最远的观测距离大约为465亿光年 , 也就是说 , 我们已知的宇宙是一个半径465亿光年的球体空间 。 于是我们就有了一个问题 , 既然已知宇宙半径465亿光年 , 那如果我们飞出这个范围 , 会看到什么?
根据科学家多年来对宇宙的观测 , 从很大的尺度上来看 , 宇宙的物质和能量的分布都是各向同性的 , 简单来讲就是 , 我们向宇宙中的各个方向望去 , 宇宙的宏观结构都是一样的 , 这就好像我们乘坐一只小船漂泊在海洋深处 , 无论向哪个方向看 , 海面都是一样的 , 只不过海面是二维的 , 宇宙是三维的 。
因此可以说 , 假如我们飞到已知宇宙的边缘 , 那么我们就能够看到很多原来从未见过的天体 , 但从总体上来讲 , 我们所看到的宏观宇宙并不会出现明显的差异 。
这样的推测不免有点让人觉得无趣 , 不过我们讨论的是如果我们飞出已知宇宙的范围 , 会看到什么 , 并没有说只能飞465亿光年 , 那么如果我们飞得更远 , 又会看到什么呢?
爱因斯坦告诉我们 , 有质量的物体可以让原本平直的三维空间出现弯曲 , 而由于宇宙是各向同性的 , 因此宇宙会有一个整体上的曲率 , 这可以分为以下三种情况 。
可以看到 , 如果宇宙的曲率为负或者为零 , 宇宙就是开放的 。 而当宇宙的曲率为正的时候 , 宇宙的形状就是一个封闭的三维球面 , 在这种情况下 , 如果我们向着同一个方面一直飞 , 只要我们飞的速度大于宇宙膨胀的速度 , 那么在飞了足够长的时间之后 , 我们就可以回到出发点 , 这就好像我们在地球表面向着同一个方面一直走一样 , 只不过地球表面是二维球面 , 而宇宙则是多了一个维度的三维球面 。
由此可见 , 如果我们单纯地从三维空间的角度来考虑 , 那么不管宇宙是什么形状 , 在我们的眼里 , 宇宙都是没有边的 , 在这种情况下 , 无论我们在宇宙中飞多远 , 都飞不到宇宙的边缘 , 而因为宇宙的各向同性 , 所以尽管我们可以在不同的位置上会看到不同的天体 , 但在我们的眼中 , 宏观的宇宙结构始终都是一个样子 。
如上图所示 , A点、B点和C点都位于二维球面之上 , 而D点则是位于二维球面之外 , 很明显 , 只有D点才可以看到这个二维球面的全貌 , 而之所以会这样 , 是因为D点多了一个维度 。
这就意味着 , 如果我们想要拓展视野 , 就需要飞出三维空间这个范围 , 从更高的维度上来进行观察 。 而如果我们真的做到了 , 那么我们就将看直接看到宇宙的形状 , 它的形状可能会是一个封闭的球面 , 或者是一个弯曲的马鞍面 , 又或者像一张平坦的纸 , 只不过这些形状都拥有三维的结构 。
那么问题来了 , 从更大的范围来看 , 宇宙的外面又是什么呢?虽然没有人知道这个问题的确定答案 , 但是人们还是提出了很多假设 , 比如说有人认为 , 宇宙的外面是一片虚无 , 既没有时间也没有空间 , 当然也没有任何物质和能量的存在 。
也有人认为 , 在我们的宇宙外面还有其它的宇宙 , 它们的数量可能是无穷的 , 其内部的物理规律也可能各不相同 , 这些宇宙与我们的宇宙一起组成了一个无边无际的结构 。 值得一提的是 , 有一种很有意思的观点认为 , 我们所处的宇宙可能是一个超级黑洞 , 为什么这么说呢?我们接着看 。
黑洞是宇宙空间中的一种与外界完全隔离的封闭空间 , 它的形状是一个三维球体 , 其半径被称为史瓦西半径 , 具体计算公式如下所示 。
推荐阅读
- 直径超200万光年!中国天眼最新发现的宇宙结构,在2.9亿光年外
- 原来世界上竟然有这么多“不发光的小洞”!
- 历史探秘:5亿年前的“皮鞋”印之谜,外星人的足迹?
- 高能辐射扫过太阳系,各国监测卫星都收到预警
- 除去黑洞外,宇宙中仍有极度危险的天体,恐怖程度将超乎想象
- 一个黑洞3年没“吃饭”,却以50%光速“吐”了,科学家:从未见过
- 广义相对论:爱因斯坦预言的宇宙弦,能通过引力波记忆找到吗?
- 黑洞只吃不吐?新发现有颗黑洞正在吐出物质,科学家:或是在打嗝
- 人工智能!这是个好东西,因为能帮天文学家找到引力波