宇宙在膨脹,說明外面還有空間,那外面是什麼?

王雪嵩 2021/04/09 檢舉 我要評論
 
萬小刀寫奇聞,寫趣事,帶你了解千千世界。熱衷於挖掘平凡塵世裡的奇聞趣事,在你枯燥的生活裡激起狂濤巨浪。
 

我們常說的宇宙直徑為920億光年,說的是可觀測宇宙的大小,意思就是我們在理論上可以看到這個范圍內的星系、星系團等一系列物質的結構。那麼460億光年外看不到的區域依然是我們的宇宙,為不可觀測宇宙。

那麼在我們的宇宙之外(可觀測和不可觀測)可能還存在著互相沒有任何關聯、沒有因果關係的多元宇宙,這是暴脹理論提出的預測,也就說在宇宙之外確實還存在著宇宙。不過目前並沒有得到證實。

所以問題是, 年齡138億年的宇宙為何有920億光年這麼大?為什麼可觀測半徑外的宇宙我們看不到?我們宇宙之外的宇宙,也就是多元宇宙是怎麼來的?回答這些問題,相信可以解決你很多的疑問。

多元宇宙,宇宙之外的宇宙

大爆炸理論提出以後,為我們解決了宇宙中現存物質結構的起源和發展過程,但同時也為我們提出了新的問題,大爆炸所謂的「奇點」,也就是那個炙熱、稠密、充滿物質粒子和高能輻射的狀態是怎麼來的?這就是擺在宇宙學家面前的大問題,大爆炸理論並沒有告訴我們最初的狀態是怎麼來,因此我們認為大爆炸理論並不完善,當然還包括其他的一些問題:

微波輻射的溫度(也就是密度)漲落是怎麼來的?這是一切物質結構的基礎,或稱為種子。

空間各項同性的問題([大尺度]上看,宇宙物質分佈又幾乎是均勻的), 幾十、甚至數百光年外的宇宙,它們相距那麼遙遠並沒有發生過資訊交換,那麼空間的溫度為何是一致的?也就是從微波背景輻射上看,空間各處的平均溫度為2.725K。 空間為何如此平坦?也就是說我們的可觀測宇宙和零曲率幾乎無法區分。

以上的問題都是大爆炸理論無法解決的,但大爆炸理論在其他方面的成功讓人無法懷疑其是錯誤的,於是科學家就尋思著,大爆炸理論肯定不完善,是不是在大爆炸之前還存在著某種未知的狀態。

1980年,美國的科學家阿蘭·古斯就提出了暴脹理論,其發生在大爆炸之前,也就是說宇宙並不是直接從大爆炸開始的,在這之前空間中沒有任何物質和輻射,只存在充滿空間的真空能量。真空能量的量子場波動導致了空間各處在不同的點呈現出指數膨脹,就類似於與你正在煤氣灶上熬一鍋濃湯,湯裡會在各處不同的點冒泡。

每個暴漲的區域在未來就形成了獨立、並沒有任何聯繫的多個宇宙。這就是暴漲理論對多元宇宙的猜想,其也無法證實。這就說明在我們的宇宙之外,還有其他的宇宙,也就是說在宇宙在外還有空間。我們的宇宙與其他的宇宙一起漂浮再更大的母宇宙中。

那麼在我們的宇宙中為何會存在可觀測和不可觀測之分呢?

在單個暴漲的泡泡裡,其中就有一個是我們的宇宙,真空能量使得空間呈指數膨脹,空間迅速被拉伸,不管之間的宇宙是什麼形狀,在暴漲結束後,都會被拉扯到與平坦的空間沒有分別。就像上圖中a到d的過程。

真空中的能量波動也會隨著空間的膨脹被迅速拉伸到我們宇宙的任何區域,這些微小的能量波動在暴漲結束後,一小部分真空能量就衰變到了物質中,稱為宇宙在加熱,產生了熱大爆炸的初始狀態,能量的微小波動也會為日後的物質結構提供了密度輕微的不均勻,而微波輻射的密度漲落也來之於此。

真空能量中更大一部分能量將被封存在真空中,也就是我們現在說的暗能量。

首先要清楚的是,在宇宙誕生到現在,或者是到未來,都一直在膨脹,從來沒有停歇過,並且宇宙的膨脹速度也遠遠超過了光速。宇宙在經歷了再加熱階段以後,大爆炸開始,並經歷了一系列的粒子與粒子的高能撞擊,也創造出了我們今天所知或未知的所有基本粒子。但知道大爆炸的38萬年後,隨著宇宙的膨脹冷卻,中性原子才得以形成。

但這時宇宙中並沒有任何恒星、星系,這些發光的物質結構是在宇宙誕生後的5千萬到1億年間形成,可想而知等恒星形成光開始向我們奔來的時候,宇宙已經膨脹到沒有邊際了。

一些離我們較近的星系的光,可以再短時間內到達我們地球,一些離我們較遠的星系的光就要花費更長的時間,也就是說離我們越遠,花的時間越長,畢竟光速是有限制的。如果宇宙一處在減速膨脹的狀態,那麼這些星系就算距離再遠,總有一天他們的光都會達到地球的,也就說我們的可觀測范圍是不停的再擴張,未來將能看到更多星系。

但是由於暗能量的存在,宇宙再誕生後45億年的時候,開始加速膨脹,這就意味著,那些星系的光還沒有達到地球的星系,將永遠不會達到地球,那些已經達到的,我們將能看見它們,但它們目前最遠的已經膨脹到了460億光年附近,這就是我們的可觀測宇宙,那些光一直都沒有到達地球的星系就在可觀測宇宙之外。

總結:

由於暴漲初期量子場的波動導致空間各處在不同點開始暴漲,創造出了不同的宇宙,這些宇宙之間沒有任何的因果關聯,而且還有科學家之處,有些區域的暴漲還在進行。也就是在不斷的創造出新的宇宙泡泡。

在單個宇宙中,由於光速有點,但膨脹一直在發生,且速度高於光速,所以有些星系形成以後的光就一直沒有達到地球。那當然我們也就只能看到那些光已經到達我們地球的星系了,這個區域就是可觀測宇宙。

 

好了,今天的奇聞趣事就到這裡了,期待下次相遇! 如果沒看過癮,可以關注我的粉絲頁:萬小刀←更多的奇聞趣事等著你來探索!

 



用戶評論