宇宙是有限的吗?如果是的话,那宇宙边界之外又是什么?

宇宙是有限的吗?如果是的话,那宇宙边界之外又是什么?
2024年07月05日 16:12 宇宙-观察

20世纪20年代之前,天文学家认为银河系就是宇宙唯一的星系,后来哈勃发现了仙女座星云,其实是一个独立于银河系的大星系,打破了传统的观念。

到了今天,天文学家在半径465亿光年的可观测宇宙里,已经发现了2万亿个星系,银河系只是其中一粒尘埃罢了,可以肯定的是,可观测宇宙之外还有空间,还有大量星系,只不过因为光速只有每秒30万公里,而宇宙又在超光速膨胀,所以可观测宇宙之外的星系发出的光永远到不了地球。

有天文学家认为,可观测宇宙的体积只是全宇宙的250分之一,整个宇宙的星系总量,也要比我们想象的多得多,但这些都只是数据层面的,科学家真正想知道的,是宇宙究竟有没有形状和边界,以及边界之外的问题。

爱因斯坦的广义相对论认为,光在宇宙中会自动沿着测地线飞行,但宇宙时空又会被质量扭曲,所以光看似是直线飞行,其实不经意间已经弯曲了,但光路过黑洞的时候,则会绕着黑洞质量造成的引力深井转圈,永远也飞不出去。

把这种情况放到整个宇宙来看,爱因斯坦倾向于宇宙是一个闭合的四维超球体,也就是说光在我们宇宙中沿着测地线飞行,最终只会回到原点,就跟地球上的环球航行一样,此时宇宙在三维空间上属于有界无边形状。

此时只需要超过光速,就能摆脱三维时空的束缚,进入四维空间看到宇宙的全貌,因为只有超过光速才能开辟全新的方向,一个在三维时空里不存在的方向。

类似的情况在地球上也发生过,从飞机到轮船最多只能环球航行,只有火箭和航天飞机具备足够快的速度,最终能从垂直方向进入太空,看到地球的全貌。

然而遗憾的是,目前没有任何办法能在宇宙中以超光速航行,不论是曲率驱动还是虫洞,都还只是爱因斯坦理论中存在的东西,现实宇宙中并没有天然虫洞,超光速飞船就更不可能了,因此有很多科学家都认为,人类文明可能会被困在太阳系,甚至宇宙中所有智慧文明都会被困在几光年的区域。

这种被光速限制导致无法扩张的情况,也许就是我们迟迟没有找到外星文明的根本原因,也是费米悖论的答案之一。

以马斯克为代表的一些科技狂人则认为,我们所在的宇宙有可能是虚拟的,人类只是其中的NPC而已,上到光速限制,下到量子叠加态,都是为了节省算力所做的优化,现阶段的我们完全找不到宇宙的BUG。

总体来看

不论宇宙是闭合的四维超球体,还是一个虚拟的程序,这些对现阶段的人类文明来说意义都不大,我们能做的就是尽快从0.7级文明变成1级文明,然后大规模进入太空,在太阳系内扩张,争取让人类文明在宇宙中开枝散叶,然后才能研究其他问题。

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