宇宙到底有没有尽头

时间:2024-07-16 01:43:10 学习 我要投稿

  没有。宇宙是一个无限的概念,而且目前也没有任何探究可以表明宇宙是有尽头的,而是广袤无垠无边无际的。

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  对于“尽头”二字的含义很多时候都无法被准确定义,从古至今,有很多科学家都在探索所有事物的尽头,对于宇宙的尽头,在古时候人们就一直想要进行探究,到了现代,也是一个未解之谜,在纵说纷纭当中只能知道宇宙是一个均匀分布的空间,是一个庞大的空间体系,人类想要将其探究,难度相当大。

  在宇宙中所漂浮的分子都在这个空间来回运转,直至最后,这颗小分子也只能是宇宙中各大行星的一个组成部分,而宇宙比任何一件事物都要宏伟,人类在这中间,只能说是微不足道,单凭这一点来看,宇宙的.尽头是难以定义的。

  宇宙是一个比较虚幻而神秘的词,就连它的诞生都有很多种说法,但是宇宙也是很美的,这种美就是它带来的神秘美,各种自然现象在宇宙的变换中都变得极其有热度,这对于科学研究来说无疑是一种考验,对于它的尽头也只能说是无限的。

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  平直空间的疑难

  在一百年多年以前,人们一直都认为空间是平直的,但正经人都不会认为他是有尽头的,不然就会发生上述的古怪事情,比如走到尽头会被撞得人仰马翻,又或者一脚踩空掉沟里去……问题是这墙有多高?爬过去又是什么?这沟有多深?掉到底又会怎样?

  很显然都无法回答,要么就是无限高,无限深,但既然都是无限,那要它何用?还不如直接说宇宙是无限的呢……没错,那时的正经人就是这么想,宇宙就是无限的,这可以避免很多问题。

  解决无限疑难的最佳答案——有限无边的弯曲空间

  直到105年前,有个叫爱因斯坦的不良青年……嗯,好像已经不太青年了……他用一套叫做广义相对论的科学理论告诉我们,空间是弯的,你们都是弯的……于是大家都弯了……

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  但是一个弯了的宇宙就不可能是无限的,因为它最终会首尾相接形成一个闭合的空间。因此,爱因斯坦根据广义相对论提出一个全新的宇宙——超球面宇宙。在超球面宇宙里,空间是有限的,它由于弯曲使自身在有限的距离上闭合成一个三维的超球面了。那么这个有限的超球面宇宙有尽头吗?同样没有。

  超球面宇宙既然有限,为何没有尽头?原因其实前面已经说了,因为超球面弯曲至首尾相接了,当你出发走到宇宙的尽头就会发现你其实回到了起点。如果觉得三维超球面不好理解,你试着去掉一个维度变成一个二维球面就很好理解了,你从球面的任意一点沿着二维面(是二维不是三维,刚才已经去掉一维了)向任意一个方向移动一定距离后,就发现你又回到了原点,而你所移动的距离就是三维球体的赤道面的周长。

  爱因斯坦的超球面宇宙模型一次性解决了我小时候两个想不通的问题:无穷无尽的宇宙是怎么样的?有限的宇宙尽头又是怎么样的`?

  原来宇宙既可以有限,又可以没有尽头……我对爱因斯坦的敬佩犹如滔滔江水绵绵不绝……

  时间不高兴——超球面宇宙膨胀了

  后来,天文学家哈勃根据星系红移与距离的关系发现了宇宙正在膨胀(这不是唯一的解释,但这是最合理的解释),爱因斯坦所认为的静态超球面宇宙似乎并不准确,宇宙是动态的,一个动态的宇宙模型无法忽略随时间的演化。这样,当宇宙膨胀的速率高于一定的阈值,你沿一个方向就可能永远走不回原点了,也就是对于一个膨胀中的弯曲三维空间,它很可能并不是闭合的,这样,一个无限的宇宙又出现了……

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  但实际上到目前为止,宇宙是否闭合还没最终确定,因为这需要对宇宙中的物质密度和宇宙的膨胀速率都作出最精确的测量才能最终确定。目前三种结果都有,按照之前的测量结果显示宇宙临界密度很可能刚好等于或小于那个能使宇宙闭合的阈值,那意味着宇宙很可能在大尺度下是开放的(空间平直或负曲率)。但最近又有一项研究结果显示宇宙很可能是闭合的(正曲率弯曲)。

  有限?无限?

  无论如何,当考虑到宇宙是动态的,当把爱因斯坦当初统一进四维时空的第四个维度——时间考虑进来,宇宙就有可能是无限的。但这个时候的无限就比当初那个无边无际的无限好理解多了,因为它在三维上其实依然是一个超球面,也就是在任意时刻(忽略时间演化),它依然是有限的。但由于光速的限制,我们有一个极限的速度,导致了你可能永远赶不上宇宙的膨胀,当这个膨胀永远不可能停下来,那么这样的一个有限的超球面就相当于是无限的了。

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  宇宙结构

  从古代开始,人类就对我们脚下的地球和地球之外的空间有过猜测,一开始人们认为“天圆地方”,这是站在高处观察地表的结果,但是在第一次环球航行后,人们才真正证明,我们脚下的世界是一个巨大的“球”。随后天文学的萌芽逐渐出现,人们对太阳这个恒星和地球之间的关系有了更加深刻的认知。

  哥白尼提出的“日心说”促使了天文学进行了一次巨大的.改革,随着这次改革付出了很大的代价,并且日心说本身也存在很多的漏洞,但是日心说的理论要比地心说正确很多。

  随着时间的推移,物理学和天文学高速发展,今天的我们已经知道,太阳并不是宇宙的“中心”,只是太阳系的中心,而地球围绕太阳运动的原因也不神秘,而是因为“引力”在背后影响着天体的运动。

  现在科学已经发现,宇宙存在明确的“层次结构”,从微观粒子到巨大的超巨型宇宙长城,我们的宇宙物质形态多样,并且还在不断得到发展和变化,从宏观结构来看我们的宇宙可以简单分为五个层次。

  行星恒星和星云银河系和河外星系星系团大尺度结构宇宙由大量的恒星和卫星为基本单元,围绕恒星不断运动,大量的恒星系组合在一起形成了更大的星系,我们的银河系其实宇宙结构的基本表现。在宇宙的大尺度结构之外,才是可观测宇宙和整个宇宙空间。

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  可观测宇宙

  目前人类公认最正确的宇宙模型是“标准宇宙模型”,标准宇宙模型以弗里德曼宇宙模型为基础,结合量子力学,相对论,粒子物理,核物理等学说的宇宙模型,这个宇宙模型中已经对宇宙的年龄有了描述,也就是我们常说的138亿年。

  既然宇宙的时间存在一个开端,根据光速不变的性质结合宇宙加速膨胀,我们就可以推断出在某一个时间点,宇宙膨胀的速度会超过光速,导致人类可以观察的宇宙空间会被限制在一定范围内,这个范围就被称为“可观测宇宙”。

  目前可观测宇宙的半径是465亿光年,这并不代表在465亿光年之外就是宇宙的“尽头”,而是人类可以观察的极限就是这么远,因此想要靠观察来寻找宇宙的尽头是一件不现实的事情。