万事万物都要有一个开端,宇宙也不例外。
牛顿曾认为我们的宇宙大小是恒定不变的,但后来哈勃用望远镜发现,距离地球越远的星系远离地球的速度就越快,因此宇宙大小并非一成不变,而是在不断膨胀。
上世纪90年代对于暗能量的研究,还揭示了宇宙膨胀是一个加速过程,也就是随着时间的流逝,宇宙中星系与星系之间的距离会越来越大。
但不论宇宙的大小如何变化,有一个事实是显而易见的,那就是宇宙内的所有物质都存在于“空间之内”,一旦认识到这个事实,紧随而来的问题就是
“空间之外是什么?”
现在的科学界很少讨论这个问题,因为爱因斯坦的广义相对论阐明了,宇宙中信息传递速度的上限是光速,而宇宙从138.2亿年前大爆炸诞生至今,膨胀速度都是超过光速的。
在哈勃望远镜的眼里,465亿光年之外的星系是不可见的,因为那里的空间膨胀速度已经超过了光速,那里的星系发出的光也就没有足够的时间飞到地球。
在半径465亿光年,直径930亿光年的“可观测宇宙”里,天文学家保守估计有2000亿个星系,它们都和银河系一样,拥有数千亿颗恒星和数万亿颗行星,而对分布在各个行星上的智慧文明来说,他们看到的宇宙也是不尽相同的。
如果此刻有个外星文明距离地球465亿光年,那么它们的天文学家是发现不了地球的,因为地球在它们的光锥之外。
现代宇宙学理论认为,由于时间和空间都是从138.2亿年前的大爆炸瞬间才开始存在的,所以身处时空之内的我们,是无法跳出时空范围去探寻时空之外的秘密的,颇有点“不识庐山真面目,只缘身在此山中”的味道。
并且宇宙之内的自然规律以及研究方法,在宇宙之外是否同样适用?这些都还是未知数,所以如果非要给宇宙之外下一个定义或者描述一下的话,那就是两个字“混沌”
在传统的宇宙学之外,还有一些关于多元宇宙的理论,比如泡宇宙论就认为,138.2亿年前塑造我们宇宙的奇点大爆炸,并不是唯一的大爆炸,换言之就是说大爆炸奇点不止一个,宇宙也不止一个。
所以在我们的宇宙之外,还存在着其他的宇宙,它们像泡泡一样悬浮在无尽的虚空中,就像星球悬浮在无尽的宇宙中一样,
但根据爱因斯坦的四维时空观,泡宇宙论中的“宇宙泡泡”并不是我们熟知的三维球体,而是多了一个维度或者说“方向”的四维超球体,因此人类未来就算掌握了近光速飞船技术,也只能一次次地回到原点,就像麦哲伦当年的环球航行一样。
归根结底,是因为我们宇宙中的光是沿着测地线而不是直线飞行的,飞经黑洞时甚至会被弯折成闭环,所以尽管在光速飞船的驾驶者看来自己的航线并不弯曲,但由于光是弯曲的,所以“向着宇宙边界冲锋”的结果,只能是回到原点。
就像唯一清晰认识到地球是个球的办法,只能是脱离地球“平面”,飞到外太空亲眼看到地球悬浮在宇宙中一样。同理,想要看见宇宙的边界,就得从“第四个方向”入手,脱离本宇宙才能看到本宇宙的边界。
2020年获得诺奖的“霍金生前好友”彭罗斯认为,宇宙是一个又一个的循环过程,不断经历着膨胀和坍塌。
但按照目前的宇宙学观测结果,仍在加速膨胀的宇宙似乎离收缩遥遥无期,并且受限于光速限制,就算宇宙在未来某一时刻由膨胀转为坍缩,光锥之外的我们也不可能知道这个消息。
人类现在能做的,就是继续建造更强大的望远镜,欲穷千里目,更上一层楼。