宇宙的尽头是什么,即使光速也得飞465亿年才能抵达已知宇宙边缘
在各个不同的时期,人们对于自己所处的这个世界也有不同的认知,比如我们现在对于地球的看法肯定和数千年前的人大不相同。虽说我们还没有完全搞清楚关于地球的一切,但我们至少知道地球在这个宇宙中究竟是怎样的存在,知道人类的渺小。
至于未来我们还会见识到一个怎样的宇宙,我们现在显然是还没有办法预料的。我们唯一可以肯定的是,人类必然还将在之后继续探索这个广大的宇宙,补充我们现在仍然缺失的众多知识,争取将我们的文明建设得更加伟大。
有一个问题是一直以来都困扰着人们的,那就是这个宇宙究竟有多大呢?在近代科学发展之后,我们对于宇宙的观测技术也大大进步,出现了众多的光学观测器材。到了现代,光学观测器材已经无法完全满足我们对于宇宙探索的需要了。
我们又研制了许多探测那些“肉眼见不到”的宇宙物质的仪器,比如射电望远镜等等。在多种工具配合之下,我们对于自己所处的这个空间又有了什么全新的认知,能够从中得出什么样的结论?让我们一起来看看吧。
宇宙的起源
既然我们想要知道宇宙中更多物质的样貌,那么首先我们要知道宇宙究竟是怎么诞生的,也就是这个物质宇宙的起源。现在的人们已经知道我们的宇宙并非是像神话中所说的那样,是“造物主”的作品,而是起源于数百亿年前的一次大爆炸。
在无尽的真空之中,所有的物质都集中于那一个“奇点”,而在大爆炸发生之后,这些物质迅速地喷涌而出,不断向外扩张,我们的宇宙就这样诞生了。时至今日,我们的宇宙仍然处于大爆炸的不断膨胀状态中。
显然,人们无法知晓在大爆炸发生的当时是什么样的光景,只能够通过一些目前仍然残留在宇宙空间中的线索,去推测年轻的宇宙所经历的一切。
比如我们的光学观测器材,目前已经接收到了来自于138亿年前的光亮,那么这是不是说明在这些光芒到来的地方,就是我们身处的宇宙的尽头呢?在思考这个问题之前,我们需要先弄清楚一点,那就是我们的宇宙究竟有多大,是不是我们已知的宇宙就是其本身存在的范围呢?
我们的宇宙究竟有多大?
尽管我们能够看到的是138亿年前的光亮,但这并不代表我们的宇宙只有138亿光年的半径。这主要有两个原因,一是我们的宇宙从大爆炸以来就在不断地膨胀着,光到达我们所在在之处,被人类的观测装置所接收到需要的时间中,物质本身也在随着宇宙地膨胀而不断地相互远离。
根据研究者们对于宇宙膨胀的速度计算,这些在138亿年之前放射出光芒的星系已经距离我们很远了,大约已经在465亿光年之外。
由于这是我们观测到的可知宇宙的最古老光亮,因此这就代表着我们的可知宇宙半径在465亿光年左右,也就是整个宇宙的直径大约是930亿光年。简单来说,即使是用光速,也得飞465亿年才能够达到已知宇宙的边缘。
那么,这就是我们宇宙的真实大小了吗?其实还有第二个影响因素,那就是我们也许并不是处在已知宇宙的“中心”,因此我们无法确定这束光亮究竟是不是真的就来自于宇宙边缘。因此,我们也无法确定真实宇宙的大小就真的是930亿光年。
在我们能够观测到的宇宙边缘连接着“不可知宇宙”,如果按照常规的速度和方式我们将永远无法触及到这之外,因为宇宙的膨胀速度已经超过了光速。也就是说我们可以知道宇宙在膨胀,但是我们却永远无法看到那之外还有什么。
也许未知宇宙是一个比已知宇宙更加广大的世界,但是还存在着一系列的外星文明。但是由于光速的桎梏,我们永远也没有办法实际观测到彼此。为什么我们的速度极限是光速呢?在光速之上我们究竟还有没有更快的速度?
人类的速度
人类从认识到地球重力的束缚之后,就一直在寻找摆脱桎梏,去往宇宙空间的方法,并且意识到了问题的关键就是速度。
我们只有达到了“第一宇宙速度”,也就是每秒7.9千米的时候,才能够冲出大气层,成为围绕着地球轨道运行的物体,如果我们的速度小于这个值,那么就会被地球的引力所束缚,向着地面的方向坠去。而如果我们超过了“第二宇宙速度”,物体就会离开地球轨道,转而进入太阳的引力轨道中,成为“人造行星”。
而如果我们制造的飞船成功达到了每秒16.7千米,也就是“第三宇宙速度”,那么我们就可以离开太阳引力的束缚,去到更加遥远的宇宙空间。
第三宇宙速度是人类目前能够达到的极限,但是根据研究者的计算,在那之上应该还有三个阶段的速度,其中最快的速度就是光速,这也是物质在不扭曲的常规看见空间中能够达到的最高速度,大约是30万千米每秒,这是狭义相对论所决定的,因此在常规情况下,不会有速度超过光速,人类在也无法办到。
宇宙的尽头是什么?
既然我们无法亲眼目睹已知宇宙之外的世界,那么我们能够通过计算来推测出宇宙的真正尽头有什么吗?要想回答这个问题需要一个前提,那就是我们的宇宙究竟有没有尽头?如果是一个没有尽头的存在,那么又谈何“尽头的事物”呢?
尽管我们的观测条件有限,但研究者们还是找出了一个测量宇宙大小的方法,那就是曲率。任何一个有限的空间的曲率都不可能为0,只有无限的空间才能够做到绝对平坦,这就是曲率测量的理论前提。
经过测量之后研究者们发现,宇宙的曲率是趋近于0的,也就是宇宙本质上无限,自然也就不存在尽头一说。实际上在研究者给出的三种宇宙模型中,只有球形的封闭宇宙是有限的。但是即使是一个有限的宇宙,也并不存在“尽头”一说。
因此,按照我们现在掌握的信息来说,宇宙是一个在不断膨胀着的无限物质空间,物质之间在相互远离。等到物质之间的能量稀薄到一定程度之后,宇宙就会进入“热寂”状态,并开始坍缩,最终回到初始的状态。
我们要如何超越光速?
既然光速本身就已经是速度的极限,那么是不是我们永远不可能拆超过它了?但是我们可以转换一个思路,毕竟加快速度的目的就是在更短的时间里去往更远的地方,也就是说我们结果远远比过程更加重要。
既然光速最快的前提是通常空间,那么我们是不是可以借助装置直接进行空间穿越?人们现在已经对这个装置提出了设想,那就是曲速引擎。这种引擎能够直接从空间本身入手,直接超过光的实际行进速度,达到光速的数倍甚至数十倍。
尽管这种引擎目前只存在于一些科幻作品中,但并不代表它真的在将来不会存在。因为从纯理论的角度来看,曲速引擎并没有什么问题,只是实现这一技术还需要时间。等到这项技术成熟之后,我们就可以真的完成像是电视剧里面那样的“星际旅行”了。
等到那个时候,人类会在现在能够看到的宇宙之外发现什么样的世界?这对于我们来说还是未知的,但是却非常值得期待,因为人类的探索永无止境,我们对宇宙中的一切都保持着永不止息的好奇。
结语
通过这项研究我们也能够知道,我们对于宇宙的一系列探索并不是“无用”的,它涉及到的是未来世界更加实际的方面,比如我们进行星际穿越的问题。对于人类来说,地球的资源是有限的,但是人类很明显不可能放弃持续的发展。
面对着地球越来越严重的问题,我们只能够不断地寻找新的资源供应或者是其他的家园。但是对于现在的人类来说,技术上的不足严重限制了我们的发展,我们甚至不能够在短时间内到达太阳系中的其他星球。
如果我们有一天能够在我们的银河系乃至于已知宇宙中任意遨游,那么现在很多困扰我们的问题都不再是问题了,人类这个种族能够在更多的天体上建立自己的文明,那么在整个宇宙的范围内也能够算得上是“高级”了。
相比起来,现在的人类还处在“被动接受”的阶段,距离我们设想的发展目标还有很远。不过好消息是,研究者们并没有停止自己的奋斗,我们有望在未来了解到更多的宇宙奥秘,并且不断向着广大的空间继续迈出自己的脚步。