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宇宙的盡頭是啥?即使光速也要飛465億年才能到達已知宇宙邊緣
2023/01/19

前言‍

一個人在城市里出了丑,他可以換個城市生活,誰也不知道他的往事。

但一顆星球「出了丑」,它還能跑哪去?

當然,這是個笑話,沒有誰能讓星球換地方,除卻它本身無法脫離恒星的引力,它也找不到可以躲的地方,宇宙太大了,卻沒有一顆星球的容身之地。

行星難以擺脫引力

宇宙的誕生方式‍

宇宙,用我們的話來說,就是容納所有星星的空間,它的誕生有很多說法,最被世人認可的是「奇點大爆炸」。

大爆炸理論

宇宙在138億年前,是不復存在的,只有一個密度無限大、質量無限大、體積無限小的一個點。

某一天,這個點的能量平衡被打破,發生了大爆炸,爆炸產生的塵埃、輻射、電波、射線等等物質和能量具現通過爆炸產生的動力往外噴涌而出,沿途擴大這個點產生的空間區域,同時宣泄的物質還在不斷的向四周散去。

奇點大爆炸

以人類時間計算,幾分鐘后,大爆炸產生的空間停止了膨脹擴大,同時冷卻下來。在奇點的能量是平衡的,但爆炸后的各部分的物質開始產生了反應,輕元素在爆炸過程中產生,隨后各物質通過與輕元素的核反應,制作出很多重要的重元素。

少數的質子和所有的中子結合,大多數的質子單獨匯聚,分別形成氦與氫的原子核,這個便是早期部分物質體的誕生,37.5萬年左右,原子核與電子融合形成氫原子。

雖然爆炸是向四周散去,但物質分布卻有多有少,冷卻后的各部分物質通過相互間的吸引,慢慢匯聚在一起,同時氫原子也相繼和這些物質融合,最后形成早期的氣體云。

氣體云碰撞

在氣體云內部發生反應時,外圍還在不斷的吸收物質,最后內部反應越來越大,形成了巖石類核心和汽化類液體核心,汽化類核心是高密度空間里,溫度過高,物質沒有融合,卻融化了的核心。

在吸引到足夠多的物質后,氣體云轉變,慢慢形成我們所能觀測的星云、星球等天體。形成期間有很多能量也融合了進來,被確定的是「冷暗物質占主導」「熱暗物質」「重子物質」,這三類能量物質形成了天體的絕大部分。

這便是常見的一種說法!

天體的形成過程

沒有邊界亦沒有起源與終結‍

當然,在「奇點大爆炸理論」發表后,也有部分科學家通過研究模型來證明該項理論是不準確的,他們在研究時發現,時空無法從一個點平行而穩定地展開,因為在一定的條件下,空間會不可避免地形成坍塌,愛因斯坦方程會起不到作用,于是便以自己的研究重新規劃量子引力理論。

他們所提出的宇宙誕生是「暴漲宇宙論」,即原本空間里的微小物質存在漲落,而宇宙膨脹是會把這些微小的物質漲到我們如今看到的天體大小,然后再通過引力方式吸取周圍較小的物質填補自己,最終形成大型的天體和星球。

物理學家霍金在通過研究這些人的理論時,發現如果要以該理論做模型,那麼就必須要明確一件事,考慮宇宙邊界條件最特殊的假設就是沒有邊界。

著名物理學家霍金

于是,在1981年,物理學家霍金發表了自己的論文《宇宙邊界條件》,在論文里,他指出,因為宇宙沒有邊界,所以宇宙不存在起源,也不會有終結。

宇宙的誕生方式,已經無從說起,時隔太過久遠,且天體散發出來的信息能被可見光捕捉,也說明該天體傳遞信息時間已經過去,誰也不能保證這段時間里,天體有沒有毀滅。

宇宙有盡頭嗎?‍

若是以「奇點大爆炸」學說來判定的話,那麼宇宙是有盡頭的,即便有奇點產生能量推動物質遠離,但畢竟傳遞能量有限,在一定的距離后,物質就不再滑動,那麼最遠的物質就代表了盡頭所處位置,所以可見光觀察和紫外線短波觀察,就會特定地觀察離奇點最遠的天體。

哈勃望遠鏡觀測到的最遠星系

以這個方式,遲早能找到宇宙盡頭所在地,但根據多年來哈勃望遠鏡等多個天文台觀察,宇宙中的天體正在相互離去,兩個天體間的距離越來越遠,這說明宇宙在膨脹。

但天體沒有大小的變化,就像一個氣球,吹圓之后它就這麼大,放幾只螞蟻固定在氣球里面,螞蟻間的距離可以確定,大小也可以確定,當繼續吹動氣球,氣球會擴大,同時,按比例來說,螞蟻間的距離也會根據氣球的大小來擴大。

那這麼就會延伸出一個問題:宇宙膨脹速度如果快過人類探索的速度,那麼我們是不是永遠都到不了宇宙的盡頭?

宇宙膨脹

據悉如今人類也只是探索到930億光年的可觀測宇宙直徑,半徑也就是465億光年,所以我們必須在宇宙膨脹前先找到單邊的距離極限所在的位置,然后再超越宇宙膨脹速度,才有可能追上盡頭的位置。

而宇宙目前的膨脹速度是每秒72公里,若我們的速度達不到這種級別,那麼就不用考慮下一步。

「奇點大爆炸」學說判斷:宇宙或許有盡頭,但我們速度不夠,永遠不可能看到宇宙盡頭!

若是以「宇宙邊界條件」學說來判定,那麼宇宙沒有盡頭,無邊無界,不管我們用什麼方式都看不到,只能看到最遠天體后的一片黑暗,沒有一絲光明的地方。

無邊無界的宇宙

若對這種黑暗沒有想象力的,可以閉上一只眼睛,再用手捂著閉上的那只眼睛,感受閉眼看見的一切,那就是最遠天體外的黑暗,最終我們只能看到這樣的場景,

「宇宙邊界條件」假說判定:宇宙沒有盡頭,只能看到如混沌一般的黑暗!

飛到可觀測宇宙邊緣要多長時間?

在理解這個問題前,首先要明白,我們所探測的宇宙是可見光探測和紫外線短波的最遠探測距離,也就是說,可見光外的宇宙有多大有什麼物質我們都不知道。

可觀測宇宙

我們不確定宇宙是什麼形狀的,所以只能計算出它的直徑長度——930億光年。但即便是長度也讓人心生絕望,未來如果沒有發展出超越光速的科技出現,那麼我們只能通過望遠鏡的觀察才能看見那些未知的星系和天體。

以光速為單位,一秒鐘一光年的速度向宇宙一邊飛去,在半徑為465億光年的可觀測宇宙中,要飛到宇宙「邊緣」,大概需要465億年的時間,而飛行465億年是以宇宙的單邊計算的,從可觀測宇宙的一端到另一端是需要930億年的。

有沒有什麼捷徑可以快速飛行呢?‍

宇宙空間實在太大,人的壽命有限,哪怕進行沒研究好的冰凍技術讓人生命保留,也活不到那個時候,于是就有人問有沒有捷徑快速飛行?

人類假想飛船

其實用飛行不是特別恰當,我們最終目的是到達想要前往的區域,那麼過程就可以變換一下,不需要沿著路線慢慢走。

這個設想其實有很多人提出過,比如蟲洞跳躍、黑洞吸附等等,在他們的觀點中,黑洞吸收包括光線在內的一切物質,但本身的質量增長卻十分緩慢,所以推測,在黑洞的另一端是「白洞」 ,專門吐露黑洞吸收的物質,而「白洞」的所在地就是可觀測宇宙之外。

宇宙雖然膨脹,但它的承受重量是有限的,所以才會有黑洞去釋放宇宙重量,而吸收的物質就被送到其他的宇宙里面去,達到宇宙的平衡。

黑洞

這個觀點有很多人認可,因為沒有人知道黑洞是什麼樣的,只知道它的大概能力,極其強大的引力吸收一切,所以直到前兩年,才有科學家拍到了黑洞的樣子,當時還引起很多人討論。

而這個觀點在一知半解的人面前也徹底站穩了腳跟,認為只要利用黑洞就可以實現跳躍,進入我們不知道的宇宙。

之所以不是所有人認可,是因為專門研究天體的科學家發現,黑洞吸收物質過程是把這些物質包括光分解成一個個粒子和波,然后再吸收的。那麼就衍生一個問題出來,現在還不確定黑洞外是不是真的有其他宇宙,單是在吸收時出現的危害就決定了方法的不可行。

黑洞吸收天體

就像人站在懸崖邊上,下面有條流速很快的河流,想要前往河下游對面兩公里處的房子,只有先離開懸崖,再往下跟著小路走,才能到達,那麼捷徑就是跳下懸崖,順著河流的流動力量帶動人過去。

那麼這里就會出現問題,首先得保證自己會游泳,不然就得淹死。和黑洞理論一樣,得保證分解為粒子時不死才有下一步。

吸收過程要確保粒子的活性

第二步,河流流動過程中,會不會有什麼石頭或者卡住的木頭之類的,人飄過來撞上就會受傷,而在黑洞理論里誰也不能保證通道里會不會有什麼射線、隕石之類的擊中飛船,導致飛船出現問題。

第三步,萬一在漂流過程中,沒有力氣了,那麼就到不了想要去的地點了。按黑洞理論所說,如果遇到了需要去的空間出口,然而在黑洞通道里,飛船的引力過大,讓飛船無法擺脫引力,那麼就會徹底迷失在黑洞里。

飛船穿越黑洞要考慮引力

所以,在宇宙里想要到達某個地方,以目前我們的科技能力是找不到捷徑的,即便是幻想中的理論,在沒有基礎科技的支持下,也沒有用!

結語‍

宇宙沒有盡頭,是因為我們的科技不到位,我們只能看見可以觀測到的區域,而那些不能觀測的,才是人類以后關注的目標!未來總有一天,我們要帶上地球上的土地,踏入宇宙每一個區域!

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