對於宇宙的規模與邊際的疑惑,我們至今尚未找到確切的答案,或許永遠也找不到解答。
然而,當前的普遍看法是:宇宙的規模是有界的有限體。這是什麼概念呢?換句話說,宇宙的體積是有限的,儘管如此,有限的宇宙卻沒有界限,因為不存在界限,那麼“宇宙之外”的問題便不存在了。
當然,僅僅給出如此簡單的回答顯然難以滿足大家的好奇心。接下來,讓我們深入探討一下人類關於宇宙尺度與邊界的理解。
關於這個問題,不僅科學家,包括普通民眾甚至是孩子都充滿好奇。許多人在童年時期可能都會問:宇宙的盡頭是什麼地方?那裡是否存在一堵牆似的障礙?那牆的另一側又會是什麼?
事實上,我們的祖先也曾思考過類似的問題,但如果按照前面的邏輯去探究,我們絕不可能找到最終的答案,而且最終會步入死胡同,掉入自己設置的“陷阱”中,就如同俄羅斯套娃,永無止境。
那麼,我們該如何理解宇宙的規模與邊界問題呢?
首先,我們需要瞭解宇宙的定義。實際上,宇宙並沒有一個嚴格明確的定義,通常我們將宇宙視為萬物的總稱,換句話說,一切的一切,無論是我們看得見的、看不見的,感受到的、感受不到的,都是宇宙的一部分,甚至時間與空間本身也是宇宙的構成要素。
在這樣的定義下,因為宇宙包含了一切,自然就沒有所謂的邊界。假設宇宙存在邊界,那麼邊界之外可能還是宇宙,因為如前所述,宇宙即萬物之總和。因此,宇宙無界。
然而,上述的宇宙定義顯得有些過於“霸道”,將萬物囊括其中。一方面,這樣的定義讓我們無法提出“宇宙邊界”的問題;另一方面,這樣的定義過於寬泛、抽象,沒有具體描繪出宇宙的實質。
從物理學角度出發,我們所說的宇宙通常是指由四維時空構成的集合體,具體包括時間、空間以及時空中的各種物質。時空和物質必須同時存在,它們是不可分割的。
這個定義可以從宇宙大爆炸理論中得到更具體的體現。
宇宙大爆炸理論提出,我們的宇宙源自138億年前的一場大爆炸,當時宇宙收縮為一個體積極小的奇點,密度和溫度極高。但顯然,這樣的奇點並非我們世界之物,因為在我們的世界里不存在任何極小的事物。這也是為什麼有科學家認為奇點來自“超時空”,或者說“高維度”,儘管這個問題在此不做深入討論。
總之,奇點的存在使得現有的物理定律失去作用,我們對宇宙的描述只能從奇點突然大爆炸后的一個普朗克時間開始,因為這是有意義的最小時間單位。
奇點開始膨脹,其速度遠超光速,直至今日,宇宙的膨脹仍未停止。
於是,有人會問:“那個極小的奇點外面是什麼?”
遺憾的是,我們並不知曉,或者說,不存在“奇點之外”的概念。在奇點開始膨脹之前,尚不存在時間和空間的概念,因而也沒有位置的概念。
也就是說,奇點不存在於任何地方,因為它自身就是“地方”。
然而,我們習慣上認為所有事物都有內外之分,只有“內部”而沒有“外部”的事物很難讓我們想像和接受,而奇點恰恰就是這類事物。
事實上,一旦你接受了“奇點不屬於我們所處的世界”,現有的物理規律對奇點無能為力,那麼直接接受奇點的這種反常性質就容易多了。
然而,我知道許多人心中可能充滿不滿,甚至會感到憤怒:既然不知道,何必給出這種答案?這不是禁止我們探索“宇宙之外”的問題嗎?
如果非要探尋的話,宇宙之外只能是“虛無”。這需要藉助量子力學和量子場論來解釋,但這是一個更大的話題。簡單地說,絕對的真空或虛無是不存在的。因為真空總會隨機產生量子起伏(也稱量子漲落),瞬間產生虛粒子對然後消失。
說了這麼多,你可能越來越感到困惑,不知道宇宙之外到底是什麼。其實有這種感受很正常,為什麼呢?
因為我們的認知是有限的,試圖用有限的知識去理解無限的宇宙,這無異於“以卵擊石”,是對大自然的忽視。
雖然人類擁有數百萬年的歷史,近幾百年來科學發展迅猛,但我們掌握的知識依舊有限。
一個很有說服力的例子是,人類一直以為生活在物質世界中,而實際上我們錯了。平時我們所見所感的物質僅占整個宇宙的5%,其餘95%是暗物質和暗能量,這兩者幾乎完全不為人類所知。
科學家們通過探索得知,暗物質和暗能量遍佈宇宙,甚至可能就在我們身邊,但我們很難直接探測到它們的存在。
我們試圖用有限的知識去理解龐大的宇宙,這難道不可笑嗎?
從愛因斯坦的相對論來看,時空並非絕對的,而是具有彈性,就像一塊可以彎曲、壓縮、摺疊的布料。這意味著,即使我們一直朝著某個方向飛行,也不可能到達所謂的“宇宙邊界”,反而可能回到起點。
這就像我們在電腦遊戲中,遊戲中的角色從螢幕的一端走出,再從另一端出現。我們知道這隻是遊戲的設定,但遊戲中的人物可能會問:“我所在的世界有盡頭嗎?”
還有,我們所在的四維時空存在光速的限制,這是四維時空的內在屬性。這意味著,即使我們以光速飛行,也不可能到達宇宙的邊界,因為宇宙一直在以超光速膨脹,我們無法跟上。
這就是為什麼我一開始說“或許我們永遠無法知道宇宙是否真的有邊界”,這不是我們的過錯。讓渺小的人類去揭開“宇宙大小和邊界”的謎團,這對我們來說太難了!
人類本身就是四維時空的一部分,這意味著我們的任何思維都受四維時空的束縛,必然帶有四維時空的局限性,這種局限性無論如何都無法突破。
不要說探索浩瀚的宇宙了,僅僅幾百年前,人類還認為地球是平的,“地平說”統治了數千年。不要嘲笑古人的“地平說”,如果抹去你現有的記憶,把你扔回幾千年前的原始社會,你也會認為地球是平的。
所以,或許只有人類站在“上帝視角”,才能真正瞭解宇宙有多大!
如何站上“上帝視角”?
突破四維時空的限制!