人类已知的宇宙有多大(已知的宇宙)

已知的宇宙(人类已知的宇宙有多大)

我们人类对宇宙的观测受到两大因素的限制,其中之一是光的速度是有限的,这造成了那些非常遥远的光线至今仍未传播到地球,另一种因素则是宇宙一直在加速膨胀,这导致了天体之间会互相远离,并且距离越远,互相远离的速度越快,以至于那些距离我们非常遥远的天体,其远离我们的速度超过了光速,我们也就无法观测到它们了。

已知宇宙半径465亿光年,如果我们飞出这个范围,会看到什么?

所以我们只能在一个有限的范围内观测宇宙,就目前的情况来看,我们在宇宙中最远的观测距离大约为465亿光年,也就是说,我们已知的宇宙是一个半径465亿光年的球体空间。于是我们就有了一个问题,既然已知宇宙半径465亿光年,那如果我们飞出这个范围,会看到什么?

已知宇宙半径465亿光年,如果我们飞出这个范围,会看到什么?

根据科学家多年来对宇宙的观测,从很大的尺度上来看,宇宙的物质和能量的分布都是各向同性的,简单来讲就是,我们向宇宙中的各个方向望去,宇宙的宏观结构都是一样的,这就好像我们乘坐一只小船漂泊在海洋深处,无论向哪个方向看,海面都是一样的,只不过海面是二维的,宇宙是三维的。

已知宇宙半径465亿光年,如果我们飞出这个范围,会看到什么?

因此可以说,假如我们飞到已知宇宙的边缘,那么我们就能够看到很多原来从未见过的天体,但从总体上来讲,我们所看到的宏观宇宙并不会出现明显的差异。

这样的推测不免有点让人觉得无趣,不过我们讨论的是如果我们飞出已知宇宙的范围,会看到什么,并没有说只能飞465亿光年,那么如果我们飞得更远,又会看到什么呢?

爱因斯坦告诉我们,有质量的物体可以让原本平直的三维空间出现弯曲,而由于宇宙是各向同性的,因此宇宙会有一个整体上的曲率,这可以分为以下三种情况。

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可以看到,如果宇宙的曲率为负或者为零,宇宙就是开放的。而当宇宙的曲率为正的时候,宇宙的形状就是一个封闭的三维球面,在这种情况下,如果我们向着同一个方面一直飞,只要我们飞的速度大于宇宙膨胀的速度,那么在飞了足够长的时间之后,我们就可以回到出发点,这就好像我们在地球表面向着同一个方面一直走一样,只不过地球表面是二维球面,而宇宙则是多了一个维度的三维球面。

由此可见,如果我们单纯地从三维空间的角度来考虑,那么不管宇宙是什么形状,在我们的眼里,宇宙都是没有边的,在这种情况下,无论我们在宇宙中飞多远,都飞不到宇宙的边缘,而因为宇宙的各向同性,所以尽管我们可以在不同的位置上会看到不同的天体,但在我们的眼中,宏观的宇宙结构始终都是一个样子。

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如上图所示,A点、B点和C点都位于二维球面之上,而D点则是位于二维球面之外,很明显,只有D点才可以看到这个二维球面的全貌,而之所以会这样,是因为D点多了一个维度。

这就意味着,如果我们想要拓展视野,就需要飞出三维空间这个范围,从更高的维度上来进行观察。而如果我们真的做到了,那么我们就将看直接看到宇宙的形状,它的形状可能会是一个封闭的球面,或者是一个弯曲的马鞍面,又或者像一张平坦的纸,只不过这些形状都拥有三维的结构。

那么问题来了,从更大的范围来看,宇宙的外面又是什么呢?虽然没有人知道这个问题的确定答案,但是人们还是提出了很多假设,比如说有人认为,宇宙的外面是一片虚无,既没有时间也没有空间,当然也没有任何物质和能量的存在。

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也有人认为,在我们的宇宙外面还有其它的宇宙,它们的数量可能是无穷的,其内部的物理规律也可能各不相同,这些宇宙与我们的宇宙一起组成了一个无边无际的结构。值得一提的是,有一种很有意思的观点认为,我们所处的宇宙可能是一个超级黑洞,为什么这么说呢?我们接着看。

黑洞是宇宙空间中的一种与外界完全隔离的封闭空间,它的形状是一个三维球体,其半径被称为史瓦西半径,具体计算公式如下所示。

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我们可以简单地理解为,当一个有质量的物体的自然半径小于其史瓦西半径时,它就成为了黑洞。从上图可以看到,一个物体的史瓦西半径与其质量成正比,而我们都知道,球体的体积是与其自然半径的立方根成正比的,这就意味着,对于一个密度均匀的球体来讲,当其质量超过一个临界值的时候,它的史瓦西半径就会超过该物体的自然半径。

由于已知宇宙是各向同性的,因此我们可以将其看作是一个密度均匀的物体,根据观测数据的估算,已知宇宙的质量的数量级为10^54千克,将其代入上述公式就可以得出,已知宇宙的史瓦西半径约为1566.71光年。

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很明显,这已经远远地超过了已知宇宙465亿光年的自然半径,正因为如此,才有人提出我们的宇宙是一个超级黑洞,而在这个黑洞之外,则是一个更加巨大的宇宙将其包裹在其中,就像我们的宇宙中也存在着很多黑洞一样。

需要说明的是,上述观点均为基于已知宇宙的认知而作出的合理推测,并不是科学界的结论,因此大家了解一下就行了,不必太过当真。

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