宇宙到底是怎样的(宇宙到底是什么)

看评论区网友留言的时候,发现很多人对宇宙还存在着一些非常基本的误解。让我们从一个最基础的问题说起:宇宙是什么?

关于宇宙,中国古人是这么说的:“上下四方曰宇,古往今来曰宙。”上下四方代表空间,古往今来代表时间。所以在古代中国,宇宙的定义是【一切的时间和空间】。

其实不光是中国,即使放眼全世界,在几千年的时间里,这一直都是宇宙的标准定义。根据这个定义,我们很容易想象宇宙的全貌,那就是【无边无际】。

但我要告诉你的是,以科学的眼光来看,这个盛行了几千年的宇宙定义,其实是错的。

证明这个定义有错的,是上世纪20年代的一个重大发现:宇宙在膨胀。说得更具体一点,凡是离我们比较远的星系(也就是我们所在的拉尼亚凯亚超星系团以外的所有星系),全都在远离我们而去。

时间所限,这里就不介绍人类发现宇宙膨胀的具体细节了。感兴趣的网友,可以关注我将来要写的《宇宙奥德赛:飞向宇宙尽头》。

一旦发现了宇宙在膨胀,【一切的时间和空间】这个定义的问题,就变得一目了然了。原因很简单。如果宇宙已经包含一切的时间和空间了,那它还怎么向外膨胀呢?既然这个定义有问题,宇宙自然就不可能【无边无际】了。

那宇宙到底是什么样的呢?以现代的眼光来看,答案应该是【有界无边】。

“界”的意思是界限,你可以理解成大小。一般认为,可观测宇宙的直径,大概是930亿光年(1光年约为9.5万亿公里)。

“边”的意思是边缘。没有边缘,意味着你无法跑到宇宙之外。

这听起来似乎不太好懂,那我举一个你比较熟悉的没有边缘的例子:地球的二维球面。不管你在地球表面如何旅行,你都没法跑到地球之外。这就是没有边缘的含义。

没有边缘也会带来另一个后果:没有中心。试问,哪个国家位于地球的中心呢?没有,对吧?

所以,宇宙并不是【一切的时间和空间】,而更像是一个【不断膨胀的大气球】。这个没有中心没有边缘的大气球,大概于137亿年前诞生,此后一直在膨胀,并将永远地膨胀下去。

我再来解答一个很多网友都问过的问题:宇宙的年龄只有137亿年,而它的直径(这还仅仅是可观测宇宙的直径,外面还有不可观测的部分)却有930亿光年,这是否说明宇宙的膨胀已经超光速了?

答案是,没超光速。

让我们还是回到大气球的比喻。假设在137亿年前,有一只有超能力的蚂蚁,以光速持续不断地在气球的二维表面上爬行。

如果气球处于静止的状态,那么137亿年后,你把这个蚂蚁爬过的起点和终点连起来,这条连线的长度将是137亿光年。

但如果气球本身就在不断膨胀,蚂蚁爬过的起点和终点之间的连线,就会被气球的膨胀给撑大,从而变得远远不止137亿光年。

这就是可观测宇宙的直径,远远大于光速乘以宇宙年龄的原因。

那么,在此过程中,光速最快的基本原理是否被打破了吗?答案当然是没有。虽然蚂蚁跑过的起点和终点之间的距离变大了,但是他爬行的速度,一直是光速。

最后,我再解答一个很多网友常问的问题:宇宙外面是什么?主流的观点是,在宇宙之外、与我们相距甚远的地方,还存在很多其他的宇宙。

换言之,我们生活的这个宇宙,不但并非【一切的时间和空间】,而且很可能仅仅是【浩瀚大海中的一座小小的孤岛】。

宇宙到底是怎样的(宇宙到底是什么)(1)

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