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就我們所知，宇宙沒有邊界?？臻g向四面八方無限延伸。此外，星系占據(jù)了整個宇宙的空間。這個結(jié)論是通過邏輯上結(jié)合兩個觀察結(jié)果得出的。 公共領(lǐng)域圖片，來源：NASA/JPL-Caltech/ESO/Univ. of Michigan. 首先，我們能看到的宇宙部分在宇宙尺度上是均勻平坦的。宇宙的均勻性意味著星系群在宇宙尺度上分布得或多或少是均勻的。宇宙的平坦性意味著時空幾何在宇宙尺度上不是彎曲或扭曲的。這意味著宇宙不會像球體的表面那樣纏繞和連接自己，從而形成一個有限的宇宙。宇宙的平坦性實際上是宇宙均勻性的結(jié)果，因為集中的質(zhì)量集合導(dǎo)致時空彎曲。 衛(wèi)星、行星、恒星和星系都是質(zhì)量集中的例子，因此它們確實會扭曲周圍區(qū)域的時空。然而，這些天體與宇宙的規(guī)模相比是十分小的，以至于它們引起的時空扭曲在宇宙尺度上可以忽略不計。如果你為了得到宇宙質(zhì)量分布的大規(guī)模表達(dá)式而把宇宙中所有的衛(wèi)星、行星、恒星和星系平均起來，你會發(fā)現(xiàn)它是常數(shù)。 第二個觀察結(jié)果是，我們所處的角落在宇宙中并不特殊，也沒有什么不同。由于我們所能看到的宇宙部分是平坦而均勻的，并且我們所處的宇宙角落并不特殊，所以宇宙的所有部分都必須是平坦而均勻的。宇宙要想處處平坦一致，唯一的方法就是宇宙是無限的，沒有邊界。對于我們?nèi)跣〉娜祟惔竽X來說，這個結(jié)論很難理解，但從科學(xué)觀察來看，這是最符合邏輯的結(jié)論。如果你永遠(yuǎn)讓宇宙飛船在太空中直線飛行，你永遠(yuǎn)不會到達(dá)一堵墻，一個邊界，一個邊緣，或者沒有星系群的區(qū)域。 但是，如果宇宙是在大爆炸中產(chǎn)生的，它怎么會沒有邊緣呢?如果宇宙一開始的大小是有限的，難道它不應(yīng)該仍然是有限的嗎?答案是宇宙一開始并不是有限的。宇宙大爆炸并不像桌子上的炸彈爆炸并膨脹到滿屋子都是碎片。宇宙大爆炸并非發(fā)生在宇宙的某一點。它同時發(fā)生在宇宙的任何地方。因此，宇宙大爆炸的殘余，即宇宙微波背景輻射，在太空中無處不在。即使在今天，我們可以看到在宇宙的任何角落都有宇宙微波背景輻射。 宇宙的爆炸膨脹不是一個物理物體膨脹到太空的情況。相反，這是一個空間本身在膨脹的例子。宇宙最初是一個無限大的物體，后來發(fā)展成一個更大的無限大的物體。雖然人類很難理解無窮大，但它是一個完全正確的數(shù)學(xué)和科學(xué)概念。事實上，對于一個無限大小的實體來說，它的大小的增加在科學(xué)上是一個完全合理的概念。 要注意的是，人類只能看到整個宇宙的一部分。我們稱這部分為“可觀測宇宙”。因為光的傳播速度是有限的，所以光傳播一定的距離需要一定的時間。宇宙中的許多點離地球十分遠(yuǎn)，以至于從這些點發(fā)出的光還沒有足夠的時間到達(dá)地球。由于光以盡可能快的速度傳播，這意味著沒有任何類型的信息或信號有時間從這些遙遠(yuǎn)的點到達(dá)地球。這些地點目前基本上在我們的觀察范圍之外，即在我們可觀測的宇宙之外。宇宙中的每一個位置都有它自己的觀察范圍，超出這個范圍它就觀察不到了。由于我們可觀測的宇宙不是無限的，所以它有一個邊界線。 這并不是說在我們可觀測宇宙的邊緣有一堵能量墻或一個巨大的裂縫。這條邊界線只是簡單地標(biāo)記了地球人目前能看到的位置和我們目前不能看到的位置之間的分界線。雖然我們所觀察到的宇宙有邊界線，但宇宙作為一個整體是無限的，沒有邊際。 隨著時間的推移，空間中越來越多的點有時間讓它們的光到達(dá)我們這里。因此，我們可觀測的宇宙在不斷地變大。因此，你可能認(rèn)為，在一段永恒的時間之后，整個宇宙將被人類觀測到。然而，有一個復(fù)雜的因素阻止了這點。宇宙本身仍在膨脹。雖然目前宇宙膨脹的速度沒有大爆炸時那么快，但它同樣真實且重要。由于宇宙的膨脹，所有的星系群都在不斷地遠(yuǎn)離彼此。許多星系離地球很遠(yuǎn)，宇宙的膨脹使它們以比光速還快的速度遠(yuǎn)離地球。 雖然狹義相對論阻止了兩個相近物體的相對速度超過光速，但它并不能阻止兩個遙遠(yuǎn)的物體由于宇宙膨脹而以超過光速的速度彼此遠(yuǎn)離。由于這些遙遠(yuǎn)的星系正在以比光速還快的速度遠(yuǎn)離地球，所以無論我們等多久，這些星系發(fā)出的光都不會到達(dá)我們這里。因此，這些星系總是在我們可觀測的宇宙之外。另一種說法是，雖然可觀測宇宙的大小在增加，但實際宇宙的大小也在增加?？捎^測宇宙的邊緣無法跟上宇宙的膨脹，以至于許多星系永遠(yuǎn)在我們的觀測之外。盡管觀測能力有限，宇宙本身仍然沒有邊際。 參考資料1.WJ百科全書 2.天文學(xué)名詞 3. wtamu 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處 |
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