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《好奇小孩》:宇宙是无穷的吗?

作者: admin 来源: 未知


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事实上我们并不知道宇宙是否是无穷的,但也许某一天我们会找到答案的。(图片来源:Sweetie187/flickr, CC BY-NC)

 

这篇文章来自一部面向孩子的全新系列片《好奇小孩》(Curious Kids)。《博客天下》(The Conversation)询问孩子们一些他们想要专家来解答的问题。任何问题都可以:严肃的,怪异的甚至是荒诞的。

宇宙是无穷的吗?——Conrad, 6岁,悉尼。

 

宇宙的确有可能是无穷的,但实际上我们并不知道。不管怎么说现在还不知道。这就使它成为了一个很好的问题,因为科学就是探知未知事物的答案。

 

那么对于宇宙我们知道些什么呢?我们知道它大,非常大。大到足以容纳地球和其他所有行星,足以囊括太阳和所有我们在夜晚能看到的恒星。

 

不久以前,当人们抬头仰望夜空时,以为看到的是整个宇宙。直到埃德温·哈勃Edwin Hubble)出现。他是一位美国天文学家,由于他惊人的发现,NASA(美国国家航空航天局)以他的名字命名了著名的哈勃太空望远镜。

 

非常遥远的星体

100年前,天文学家哈勃(Hubble)正在观察一些藏在可见星体间的模糊的光斑。没人能确定他们是什么,但哈勃(Hubble)发现这些光斑由星体组成,更重要的是这些星体非常遥远。

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仙女座星系是由银河系以外的星体构成的。(图片来源:Adam Evans)

 

有了这个发现,人们关于空间的想法瞬间百家争鸣。

 

那些我们在夜空中看到的恒星是银河系的一部分。即我们所在的星系。

 

哈勃(Hubble)研究的那些光斑则是河外星系 —— 每个星系也都充满了恒星、行星和许多其他物质。有些比银河系小,有些则大。

 

宇宙比任何人曾经想象过的都要大得多。

 

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太阳是银河系中数十亿星体之一. (图片来源:Caltech)

 

怎样看到无穷?

宇宙很大,但它是不是无穷的呢?问题就在于我们无法看到无穷远。我们能看到的空间是有极限的,这就像我们没法走出大门就看到澳大利亚的各个城市。

 

我们能看到的那部分宇宙被称作可观测宇宙。它包含了所有我们能看到的光(因为当我们观测宇宙时几乎就是在寻找光源)。

 

可观测宇宙甚至能被测量。从它的一侧到另一侧约为930亿光年。这是一个甚至是连天文学家都觉得难以想象的距离。其数值大小相当于绕银河系300000圈,而太阳自诞生之日起才绕了20圈。换种说法,你能想象绕地球2000亿亿圈吗?

 

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         我们看到的所有光都属于可观测宇宙的一部分。 (图片来源:Avi Solomon/flickr)

 

此外,可观测宇宙是以我们为中心的,因为我们在从中心往外看宇宙。在另一遥远星系中行星上的外星人有他们自己的可观测宇宙。你可能会感觉我们都在自己的泡泡宇宙中。

 

如果这两个泡泡重叠了,那么外星人和我们就能看到一些相同的景物。但我们的泡泡宇宙之外的宇宙呢?外星人能看到宇宙边缘的空旷地带吗?

 

很可能不会。他们更有可能会看到一部分他们永远无法看到的空间。

 

理论上讲宇宙将一直持续...

那么为什么科学家们认为是宇宙无穷的呢?这是由宇宙的形状导致的。我们的空间,或者说可观测宇宙,有一个特别的形状:它是平直的。

 

这表示如果你和你的朋友每人都有一艘火箭飞船,起飞后都以直线前行,你们将永远不会相遇。其实,在可观测宇宙中,你们将一直相隔完全相同的距离。

 

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如果宇宙是平的,那么两艘飞船将永不相遇。(图片来源:NASA/Troy Cryder)

 

 但这是一个非常特殊的情况。如果宇宙是任何其他形状,那么情况就不同了。你们两艘沿直线航行的火箭可能最终相遇,又可能距离很近但永不相遇,又或者它们走不同的方向而渐行渐远。

 

 但只有平直的宇宙才一定会飞船完全地分开。

 

 科学家们对于如何解决这个特殊的平度问题有一个想法。而且重要的是,他们的想法解决了一些其它问题,也解释了为什么宇宙就是我们看到的样子。

 

当一个想法解决了许多问题时,科学家们把它上升为理论。这表示我们可能走上了寻找答案的正确道路。

 

理论上说宇宙肯定很大,大到我们只能窥探到它很小的一部分,这部分看起来很特别而且是平的。就类似于你看到的地球是平的,除非你是漂浮在太空中的宇航员。在那里你看到许多地球外的东西,所以才有可能看到地球怎样弯曲。

 

我打赌宇宙是无穷的。可能终有一天科学会告诉我们这是不是真的。

 

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当你看到许多地球以外的东西时,地球就不再是平的了。(图片来源: NASA/Reid Wiseman)


本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。

 

(翻译:潘燕婷;审校:么宇辉)

 

 

文章来源[The Conversation]:

https://theconversation.com/curious-kids-does-space-go-on-forever-74532

 

 

 


关于我

Tanya Hill

Tanya Hill,墨尔本大学的荣誉院士,维多利亚博物馆(天文学)高级管理员