根据科学家的最新估算,我们目前所处的“可观测宇宙”,其半径大约是465亿光年,这不仅仅是一个冰冷的数字,它代表了人类认知的物理极限。
简单来说,以地球为中心向四面八方延伸465亿光年,构成了一个巨大的球体,在这个球体之内,包含了大约2万亿个星系,无数的恒星、黑洞、星云以及此时此刻正在阅读这段文字的你我。
然而这个巨大的球体并非宇宙的全部,它的边界严格来说,不是物理意义上的“宇宙尽头”,而仅仅是我们“视野的尽头”。
这正如一个站在茫茫大海边的人,极目远眺,视线的尽头是那条清晰而遥远的海平线,但我们深知,海平线并不是海洋的边缘,它只是由于地球曲率和视力限制,我们的眼睛所能触及的极限。
同样地,465亿光年之外的宇宙依然存在,只是因为宇宙诞生的时间约138亿年,且空间本身在超光速膨胀,那些更遥远区域发出的光,还没有足够的时间跋涉到地球,或者已经因为空间的拉伸而红移到了我们无法探测的波段。
那么如果我们拥有一艘超越光速的飞船,冲破这层视界,去往那不可知的远方,整个宇宙的终极边界究竟是什么?
第一种设想,也是最符合我们直觉、最“简单粗暴”的观点,即宇宙是无限的。
在这个模型中,宇宙空间是平坦的,没有弯曲,也没有闭合,它向四面八方无限延伸,就像一张无边无际的巨大二维平面,无论你朝哪个方向走,永远都走不到终点,也永远触碰不到所谓的“墙壁”。
在无限宇宙的设想下,“边界”这个概念根本就不存在,宇宙是一个无限大的舞台,我们所观测到的那2万亿个星系,不过是这无限画卷中微不足道的一粒尘埃。
然而,无限宇宙带来了一个令人细思极恐的推论:如果物质和能量在宇宙中是均匀分布的,且空间是无限的,那么原子的排列组合方式虽然是一个天文数字,但终究是有限的,在无限的空间里,任何有限的概率只要重复无数次,都必然会发生。
这意味着,在遥远到无法计算的某处,一定存在着另一个和你一模一样的地球,甚至存在着另一个一模一样的“你”,正在做着和你完全相同的事情。
第二种设想,源于爱因斯坦的广义相对论,也是目前物理学界探讨颇多的一种可能性:宇宙在体积上是有限的,但在几何结构上却是没有边界的,这听起来似乎自相矛盾,但我们可以通过“降维打击”来理解。
想象一只生活在巨大气球表面的二维蚂蚁,对于这只蚂蚁来说,它的世界是气球表面,是有限的,面积就那么大。但是如果它沿着直线一直往前爬,它永远不会遇到一个“悬崖”或“尽头”,也永远找不到这个二维世界的“边界”,相反如果它爬得足够久,最终会绕气球一圈,从起点身后回到原点。
爱因斯坦认为,我们的宇宙可能就是这样一个高维度的“气球”,宇宙的形状可能是一个四维空间里的“三维超球面”。
在这个模型中,空间是弯曲的。对于生活在三维空间里的我们来说,宇宙看起来是平直的,仿佛可以无限延伸,但实际上,如果你驾驶一艘飞船朝着一个方向一直飞,既不会撞上宇宙的墙,也不会飞进虚无,而是会在漫长的岁月后,神奇地回到地球。
这就是“有限无边”,宇宙的总体积是有限的,恒星的数量也是有限的,但你永远找不到它的边界,因为空间本身形成了一个闭环,这是一种极其优雅的宇宙模型,它消解了“边界之外是什么”的尴尬,因为根本没有“之外”,所有的空间都在这个闭环之中。
第三种设想,或许是最大胆、最颠覆认知的一种,它认为我们所处的这个宇宙,只是无数个宇宙中的一个,这被称为“多元宇宙”或“泡泡宇宙”假说。
这种设想主要来自宇宙暴涨理论,科学家认为在宇宙大爆炸后10的负30次方秒内,空间经历了一次极其剧烈的、指数级的膨胀,暴涨理论的一个推论是“永恒暴涨”:在绝大部分空间里,暴涨永远不会停止,但在某些局部区域,暴涨停止了,能量转化为物质,形成了一个个独立的、像气泡一样的稳定时空区域。
我们的宇宙,就是这浩瀚的“超空间”海洋中,一个停止了暴涨的“泡泡”,在这个模型下,宇宙是有边界的,这个边界就是我们这个泡泡的“外壁”。但是这个边界之外并非虚无,而是处于持续暴涨状态的高能空间,或者是其他的“泡泡宇宙”。
那些宇宙可能拥有完全不同的物理定律:那里的光速可能不同,引力可能是斥力,甚至可能没有原子结构,如果我们的飞船试图穿过这个边界,可能会因为物理法则的瞬间改变而彻底解体。在这个宏大的图景中,我们就像生活在一个巨大肥皂泡里的微生物,而在这个肥皂泡之外,漂浮着亿万个其他的世界。