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小仙儿有声自慰 _5个既绕脑又有趣的宇宙学问题

发布时间:2019-08-10 18:58:38   浏览次数:   来源:北医三院成(整)形外科

问:我有一个关于大爆炸的问题;根据这个理论可以得知,宇宙一直在膨胀。我们是否有理由认为宇宙存在一定容量,一旦达到这种容量,宇宙就会开始收缩呢?

答:宇宙是很大的-它可能是无限的-我们的一些常识想法对此并不适用。本身没有最大容量,宇宙不会扩展到新的空间:相同的空间会扩展。空间可以无限大,但仍然会一直变大!原则上来说,宇宙有可能停止膨胀,它也有可能会收缩。

如果宇宙中的质量密度足够大,使得所有质量的相互引力足够强,强到足以将物体拉回一起,就可能发生这种情况。据我们目前所知,没有足够的质量来完成这一任务,我们的宇宙将永远膨胀。我们只能在100或200亿年或更长的时间以后再来探讨!


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


问:我很想知道,如果走出宇宙的“边缘”,会发生什么呢。希望您能用一个高中生能理解的术语向我解释这一点,谢谢。

答:人们总是想知道什么是超越边缘的。在古代,很多人认为地球是平的,如果你跨过了边缘,你会摔倒。我相信我们都能想到愿意为实验做志愿者的人。在现代宇宙学中,没有这种意义上的物理边缘。由于宇宙年龄有限,我们的感知也是有限制的。我们只能看到光有时间到达我们这里。宇宙大约有130亿年的历史,所以有一个边缘——地平线——限制了我们能看到的距离。我们希望看到的最遥远的物体是130亿光年以外的物体。来自更遥远物体的光没有足够的时间到达我们这里。不过,这不是一个可以想象的超越边缘。


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


它更像是地平线。如果你在地球上走得足够远,你就可以到达并越过起点的地平线。没有什么特别的事情发生-你只是无法回到你开始的地方,因为你已经走得太远了,已经超出了你的新视野。宇宙也是如此-你可以想象从一个星系跳到另一个星系,直到你到达你所感知的宇宙边缘。但是你所能找到的仍然是地平线以外更多的星系,看起来非常像你留下的那个星系。你的起点现在就在你的新地平线的边缘,但你无法到达任何一个可以跃出的边缘。


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


问:根据大爆炸理论,宇宙不断膨胀。如果我们已经接近宇宙的边缘,那么宇宙膨胀到什么程度了呢?另外,如果我们实际上是从大爆炸理论中创造出来的,那么我们能否认为其他形式的人类或空间是否也在被创造或已经被创造。

我的问题是:什么是超越宇宙边缘的?如果我站在宇宙的边缘,把一块石头扔出宇宙的边缘,会发生什么呢?岩石还会是宇宙的一部分吗?或者它会不会成为其他事物的一部分?

如果我站在宇宙的边缘,扔下一块石头,它会去哪里?会发生什么呢?

答:当考虑到宇宙学和宇宙的大尺度结构的问题时,知道一个人的日常直觉并不总是有效可能并不奇怪。在这种情况下,区别在于,实际上宇宙没有边缘。想象一个吹起来了的气球,再想象一只蚂蚁在它表面。蚂蚁可以在气球周围移动,但它永远找不到边缘!如果蚂蚁要扔面包屑(相当于石头),它只会沿着气球表面移动。“等等”,你可能会问,“气球有中心点吗?”当然有。这里的类比是,尽管宇宙没有边缘,但它确实有一个开始。因此,你可以问宇宙有多古老,而最好的证据是它的年龄还不到140亿年。


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


除了宇宙的膨胀(我们的星系本身并没有膨胀,它只是被携带着),我们都不清楚。宇宙正在膨胀成什么样是一个相当深刻的问题。有些人认为我们的宇宙正在扩展到某个无限区域或更高维度。还有一些人认为,我们可以通过说宇宙在膨胀时创造了空间来“回答”这个问题,这样它就不必膨胀成任何东西。不过目前还没有人确定。

是否存在其他宇宙也是一个悬而未决的问题。如果存在,这些宇宙中可能存在着什么呢。马克斯·泰格马克一年前在《科学美国人》杂志上发表了一篇文章,讨论了如果宇宙是无限的,会发生什么。他考虑了不同的类别,包括具有与我们相同物理定律的宇宙,以及具有完全不同定律的宇宙。并得出了一些奇怪的结论,例如,如果宇宙是无限的,所有的定律都是一样的,那么会有另一个拥有阿什利、金伯利和杰西的宇宙,就像你已经过了自己的生活一样!你现在不应该太认真地看待这个问题,因为尽管这是一个有趣的猜测,但我们不知道如何测试这些想法。


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


问:宇宙之外的物质叫什么?

答:宇宙外的物质没有一个特殊的名称,可能是因为我们不知道宇宙外有什么物质!正如我在回答你们另一个问题时指出的,人们对其他宇宙进行了猜测,但大家都不知道它们是否存在,它们的属性是什么。如果你想思考这个问题,你可以自己给它们取名叫“超物质”、“超宇宙物质”或者“这真的重要吗?”


5个既绕脑又有趣的宇宙学问题


问:暗能量和暗物质从何而来?

答:对你的问题,简短而诚实的回答是,没有人确切地知道暗能量和暗物质是什么,或者它们从何而来。我们可以根据天文观测推断出它们的存在。目前最好的猜测是,暗物质是由亚原子粒子组成的;但有一点很棘手,这些粒子是地球上任何实验中都没有检测到的类型。人们在尝试用各种方法探测暗物质,如果成功的话,我们可能会知道更多。暗能量更加神秘。有些人认为这实际上是一个“宇宙常数”场,它将时空分开。粒子物理学的大统一理论最终可能会自然地预测这样一件事,在这种情况下,证明这种理论在其他方面是正确的证据(可以测试!)将是探测暗能量性质的间接证据。不过,我可想不出能直接探测暗能量的实验!

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