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假设我们离开这个宇宙,会看到什么?

2021-09-16 10:21 作者:天文在线  | 我要投稿

对于我们现存这个“宇宙”外面的研究,在近年来人们热烈讨论的各种观点中,我认为可能性最大(或者称之为最正确)的就是在我们的“宇宙”之外还存在一堆同样正在扩张或者收缩的“宇宙”。

很久以前,我们已经根据遥远星系在各个方向上的宇宙学红移现象得出结论:宇宙正在扩张,空间也在扩张。而扩张意味着之前宇宙比现在要小,这样向前推导,最终我们会意识到在某个时候宇宙是聚成一团的。

这种聚合就产生了一个奇异点,就像黑洞的中心一样,这是一个具有无限质量和难以想象的巨大引力的点。理论物理学家由此推导出,奇异点存在一个引力的上限值,一旦超过这个限值,强大的引力就会突变为向外扩张的力,导致奇异点以超光速的速度进行扩张,直到它冷却到足以产生各种基本粒子如光子等。

而这种结论又导致了一些科学家产生了宇宙末期大坍缩的想法。但是事实证明,引力并未导致宇宙放慢扩张的速度,因为存在巨大的暗能量(这样称呼是因为我们对此一无所知)在和引力进行对抗。由于这个原因,只要暗能量存在,宇宙就不可能出现大坍缩。

但是如果没有一个大的坍缩,宇宙当初又如何成为一个奇异点呢?当前的理论认为当宇宙扩张并冷却到一定时候(类似10的88次方年这么长的时间),它会开始分崩瓦解为基本成分,也就是转变为纯粹的能量。由于能量没有尺寸且没有空间范围,因此无论宇宙如何演化,纯粹的能量在一个点还是整个宇宙中都是一样的,因此宇宙的末日到来时,任何物质都转变为能量,这正是又一次的大爆炸的开始。

我基本上赞同这个想法,但它实际上意味着宇宙并不需要扩张,也就是说宇宙会保持在固定的大小,只不过内部的所有物体都在缩小,导致从内部看上去是在扩张。但这也带来一个矛盾:在宇宙终结时,寒冷而凝固的状态不应该产生巨大而紊乱的能量。

在此基础上,我得到了一个新的结论:大坍缩来自外界,从另一个宇宙来,或者是若干个宇宙碰撞导致。

外部宇宙扩张比内部宇宙扩张要快,我们只要引入具有相对论速度(大于光速的10%)的物质,应该可以克服宇宙中存在的若干对抗重力的机制,导致宇宙出现一次坍缩。

为了更形象的说明我的意思,我绘制了下面的图:

左上的图:最初的几个宇宙位置,我们所在宇宙位于中间

右上的图:几个宇宙在扩张过程中开始相互影响

左下的图:几个宇宙开始重叠

右下的图:重叠导致极高的质量和引力

因此对于宇宙如何终结,我的理论是宇宙会分为若干个与其他宇宙重叠的极高密度和引力的区域,导致我们宇宙边缘出现若干个奇异点,这些奇异点也是下一次宇宙循环的起始点。

因此完成了以上推理后,再来回答宇宙之外有什么的问题:我认为在我们的宇宙之外存在若干个和我们宇宙年龄类似的宇宙,因为这是唯一合乎逻辑的解释。

相关知识

可观测宇宙(英语:Observable universe)是一个以观测者作为中心的球体空间,小得足以让观测者观测到该范围内的物体,也就是说物体发出的光有足够时间到达观测者。截至2013年对宇宙年龄最精确的估计是137.98±0.37 亿年。

但由于宇宙的膨胀,可观测宇宙的半径并不是固定的138亿光年,人类所观测的古老天体当前的距离比起其原先的位置要遥远得多(以固有距离(proper distance)来衡量,固有距离在现在的时点和同移距离是相等的)。[7] 现在推测可观测宇宙半径约为465亿光年,直径约为930亿光年。[8][9] 根据宇宙学原理,从任何方向到可观测宇宙边缘的距离大致是相等的。

“可观测”在这个意义上与现代科技是否容许我们探测到物体发出的辐射无关,而是指物体发出的光线或其他辐射可能到达观测者。实际上,我们最远只能观测到宇宙从不透明变为透明的临界最后散射面(surface of last scattering),但在未来的技术下,我们有可能观测到更古老的宇宙中微子背景辐射,甚至可能能够从引力波的探测推断这个时间之前的信息。

有时候天体物理学家将“可视宇宙”(visible universe)和“可观测宇宙”相区分,前者只包括了再复合时期以来的信息而后者则包括了自宇宙膨胀(传统宇宙学的大爆炸及现代宇宙学的暴胀时期结束)以来发出的信息。经过计算,到CMBR粒子的同移距离(可视宇宙的半径)大约为140亿秒差距(约457亿光年),而到可观测宇宙边缘的同移距离大约为143亿秒差距(约466亿光年)[10],大约比前者大2%。

BY: Ian Brooks

FY: TelescopeX

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