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困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

由 你好科普菌 發表于 影視2021-10-14
簡介宇宙外部是什麼

宇宙無限大嗎?宇宙之外是什麼

宇宙是人類永恆的浪漫,璀璨的星河讓無數的文人墨客為之傾倒

。遙望著浩瀚的星河,我們不禁想天穹之上到底是凌霄寶殿還是一片混沌?那些閃爍的星子哪位神君的府邸?我們對這些瑰麗神秘的現象充滿了好奇心。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:宇宙Universe,在物理意義上被定義為所有的空間和時間統稱為時空及其內涵,包括各種形式的所有能量。

古人們給這片無垠的星河取名為漢,於是誕生了星漢燦爛

,歌以詠志這樣的浪漫壯麗的詩句,他們認為我們是世界的中心,萬物的主宰。然而隨著時代的進步,社會的發展,認知水平的提升,文明的火種越演越烈,我們從充滿想象的浪漫年代進入了理性的嚴謹的科技時代。

科學無疑是嚴謹的,每個數字組合起來譜寫出華美的樂章,將我們帶入宏大、浩瀚的宇宙。

人類實現了數千年來的夢想,我們登上了月球,雖然這裡既沒有嫦娥也沒有玉兔,但是這代表著進步,代表著我們拿到了進入星辰大海的通行證

。我們開始從直觀的角度去看待宇宙,而不是僅憑想象。我們知道了地球不是世界的中心,宇宙無邊無際,相較之下人類猶如恆河中的一粒沙。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:月球是圍繞地球旋轉的球形天體,同時也是地球唯一的天然衛星。月球為地球擋住不知多少天體撞擊災難。

當我們進入宇宙這片大海時,我們固然會被它的浩瀚、綺麗所震撼,但是當我們愈發瞭解之後,一個個謎團接踵而來,

宇宙是怎麼誕生的?宇宙的年齡有多大?宇宙有邊界嗎?如果有外邊是什麼,一片虛無還是另一個的宇宙?

宇宙是一個哲學問題

遠古時代的先民,在篳路藍縷之中建立了最初的部落和城邦,在這個過程之中大家首先想到的就是佈滿刀光劍影的戰爭和層出不窮的算計,事實也正是如此

。但這個過程卻有一個看似毫不相干的人參與,那就是觀星師。

觀星師有什麼用呢?用處可大了去了。

在夜晚行軍時,觀星能透過星象辨別方向,為軍隊指引方向,現代人都知道北斗星能夠只是方向,卻不知道這個現象是無數古代觀星師所觀測、實驗而來的。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:星象是一個漢語詞彙,指星體的明、暗及位置等現象。古代中國人民據以佔測人事的吉凶禍福。

觀星師在古代的地位十分崇高,並不是因為他們在戰場上的優勢,而是因為他們是神靈的代言人

。古代先民,對世界的認知十分淺薄,不知道颳風下雨打雷都是自然現象,他們找不到來源,又無法抵擋這些天災,

於是就將之歸結為天罰或神怒

。而觀星師能夠透過觀察天上的星星的執行,來預測天象,預防災難的發生,甚至還能制定曆法指導農業生產。

這在古代,

尤其是上古時期簡直就是神一般的存在

神話中的月神羲和,就是黃帝時期的觀星師有曦氏和和氏的神化。

當時的人們,對宇宙的認識就是這是神靈的居所,是天河,是雲漢。人們對宇宙最早的認識也是透過這些世代相承的觀星師而瞭解,這一時期多帶有神話色彩。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:羲和,中國上古神話中的太陽女神與制定時歷的女神。羲和的原始形態來源於遠古神話,在時代的更迭中她由最初的“日母”演變成“日御”。

時間快進到春秋時期。

春秋時期,周王室西遷,天子式微,群雄並起而逐鹿天下

。各諸侯為了爭奪土地與人口,列國之間伐交頻頻,戰火紛繁。

殘酷的兼併戰爭雖然讓周王朝分崩離析,百姓流離失所

,但卻促進了思想和學術的交流,

誕生了中國學術最繁華、最鼎盛的諸子百家時代

這一時期湧現了莊子、孔子、孟子、墨子等一大批先進的學者,催生出《莊子》、《春秋》、《詩經》、《尚書》等流傳千載的經典,形成道家、儒家、陰陽家、墨家、農家、名家等上百個學派,故稱諸子百家。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:孔子是當時社會上最博學者之一,在世時就被尊奉為“天縱之聖”“天之木鐸”,更被後世統治者尊為孔聖人、至聖、至聖先師、大成至聖文宣王先師、萬世師表。

這一時期,人們對宇宙的認識有了長足的進步,神話色彩漸漸消失,轉而上升到哲學的高度

老子在道德經對宇宙的誕生所處了最早的假設

,他說:“道生一,一生二、二生三,三生萬物。萬物負陰而抱陽,衝氣以為和”。意思是宇宙是由看不見摸不著的氣組成,氣體變化形成了世間萬物。

而後道家的另一巨擘莊子為宇宙下了一個定義,說宇指空間,宙指時間,宇宙是時間與空間的組合。

莊子為宇宙下了定義之後,人們還是探索天與地的形狀以及宇宙觀。

早期人們透過觀察太陽的東昇西落和其他自然現象

認為天是圓的,地是方的,地球就是一個倒扣的碗

。還有人以此訂立等級,謂之:天道圓,地道方,聖人法之,所以立上下。這就是天圓地方說的。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:地球為太陽系由內及外的第三顆行星,也是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星,距離太陽約1。496億千米。新研究發現每年5000多噸外星塵埃落在地球上。

但是這個學說得到了不少人的質疑,

人們認為天與地並沒有連線到一起,這個學說有巨大的缺陷

。於是古代學者在此基礎上又提出了另一個版本的學說,渾天說。

這個學說來自於東漢科學家張衡的渾天儀,

張衡在《渾天儀圖注》中闡釋了這一理論:“渾天如雞子,天體渾圓如彈丸,地如雞中黃”,意為我們生活的

地球是個形似雞蛋的圓球,大地是雞蛋裡的蛋黃

。這個學說和近代學者對地球的認識比較接近。

漢代除了渾天說以外還誕生了十分超前的宇宙論,即宣夜說。宣夜說認為:“

天了無質,仰而瞻之,高遠無極……日月眾星,自然浮生虛空之中,其行其止皆須氣焉

”。

宣夜說否定了渾天說與天圓地方說,認為天是虛無的,是一團無形無質的氣體,日月星辰漂浮在其中,並且認為宇宙是無限的

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:渾天儀,是渾儀和渾象的總稱。渾儀是測量天體球面座標的一種儀器,而渾象是古代用來演示天象的儀表。渾儀和渾象是反映渾天說的儀器。

元代的思想家鄧牧還發展性地提出了:“天地大也,其在虛空中不過一粟耳

。……謂天地之外無復天地,豈通論耶!”得天外有天的思想學說。這是人類最早的對宇宙邊界和宇宙外部的假說。

近代之後,由於主政的清王朝實行文字獄與愚民政策

,我國的學術發展遭到了空前的打擊,國家的科技實力倒退被西方超越。

西方世界此時正處於大航海之後的興盛期,經濟、軍事、科學都得到了空前的進步,天文領域的發展更是突飛猛進。

天文學家透過望遠鏡發現了廣袤無垠、燦爛無比的星空,地球只是芸芸眾星中不起眼的一顆。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:望遠鏡是一種利用透鏡或反射鏡以及其他光學器件觀測遙遠物體的光學儀器。利用透過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔並會聚成像,再經過一個放大目鏡而被看到。

19世紀,著名天文學家哈勃觀測到了紅移現象

,並以此提出了一個極具創造性的學說,

宇宙膨脹學說

此後出現了宇宙大爆炸等學說

。20世紀,在科學技術和理論的支撐下,人類衝出了地球邁向了神秘的宇宙,我們登上了月球,往金星和火星發射了探測器,還要進行星系穿越的宇宙飛船。

美國所發射的旅行者1號飛船,至今已經在太空中飛行了44年,即將抵達太陽系的邊界,奧爾特星雲。

只是當我們對宇宙的瞭解越發深入,宇宙的形象就越發模糊,就像在霧裡觀山,若隱若現

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:紅移現象在物理學和天文學領域,指物體的電磁輻射由於某種原因頻率降低的現象,在可見光波段,表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離,即波長變長、頻率降低。

宇宙一直在膨脹,一直在往前走,但是我們並不能跟上宇宙往前跑的速度,我們所觀測到的範圍只有那麼一點,觀測到的現象都是過去的。

那麼宇宙有沒有邊界?宇宙之外是什麼?

宇宙是有沒有邊界?

宇宙是一個包含空間、時間和所有物質的集合。要談論宇宙有無邊界,就要從宇宙的誕生和演化說起

。1929年,

哈勃在觀測到紅移現象後,根據得到的資料總結出了著名的哈勃定律

,即宇宙中離我們越遠的星系以越快的速度遠離我們。這個結論說明宇宙一直在向外膨脹,各星系之間的距離增大。

宇宙一直在膨脹,那麼原來的宇宙一定是很小的,所以才能膨脹到現在的宇宙,於是一種嶄新的學說誕生了

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:哈勃–勒梅特定律,指遙遠星系的退行速度與它們和地球的距離成正比。這條定律原先稱為哈勃定律Hubble‘s law,以證實者埃德溫·哈勃的名字命名。

根據宇宙膨脹理論,

人們認為宇宙在最初的時候一定非常的小,所有的星系都重疊在一起,這個小點的體積無限小、質量卻無限大,並溫度十分的高。

於是在高溫的作用下,這個小點就發生了巨大的爆炸。這個過程中無數的星系都成了爆炸的助燃劑,所有的星系都被炸碎,變成物質噴湧出去。

爆炸之後的一秒鐘,電子、中子、質子等基本粒子就出現了,又過了兩秒鐘氫、氦等元素出現,3分中後宇宙的基本元素差不多都粉墨登場了。

大概50億年後銀河系演化,100億年後太陽系形成,同時地球也開始在太陽系中形成。這就是目前最權威的宇宙圖景學說,宇宙大爆炸。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:大爆炸宇宙論The Big Bang Theory,是認為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期裡,宇宙體系在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化,如同一次規模巨大的爆炸。

宇宙之外到底存在著什麼,目前我們只能進行合理猜測。宇宙太過龐大,我們所看到的只是冰山一角,還需要更多的時間去探索、去尋找。

根據宇宙大爆炸理論,宇宙一直在膨脹,有人認為當宇宙膨脹到一定程度,就會開始坍縮,最終形成一個小點,一切開始輪迴,也有的認為宇宙會一直膨脹下去。

這二者之間,前者認為宇宙有盡頭,後者認為宇宙無限,但得都沒有說明宇宙的邊界問題。

如果按照宇宙無限理論,那麼宇宙就不存在邊界一說,那麼宇宙到底是不是無限大的?由於我們的技術無法到達太陽系之外的星系,

所以我們對宇宙的大小難以從數學層面界定,目前對宇宙大小的界定多是以理論為主。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:太陽系的形成大約始於46億年前一個巨型星際分子云的引力坍縮。 [6] 太陽系內大部分的質量都集中於太陽,餘下的天體中,質量最大的是木星。

根據天才物理學家愛因斯坦的廣義相對論,我們知道光速是不可超越的

,但是宇宙又處於膨脹之中,那麼在光速和持續的膨脹中,會導致宇宙中的某一部分割槽域永遠無法與人類產生交集。

即從地球中發出的無線電訊號,即使宇宙一直存在,也可能永遠都到不了宇宙的某些區域。

雖然宇宙中存在人類無法抵達和交流的區域,但這些區域仍是宇宙的一部分

。科學家將光速之內人們可以觀察到的宇宙空間稱作可觀測宇宙。以可觀測宇宙為模型,

由於光速是宇宙中資訊傳播的最高速度。根據哈勃用來計算宇宙大小的公式,可以用四維時空的曲率半徑來計算宇宙的大小

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:無線電波是指在自由空間包括空氣和真空傳播的射頻頻段的電磁波。無線電波的波長越短、頻率越高,相同時間內傳輸的資訊就越多。

最後天文學家得出宇宙是一個近似平坦的空間,接近於無限大

。關於宇宙是否有邊界這個問題還存在著爭論。那麼假設宇宙有邊界,那麼外面是什麼情境呢?

宇宙外部是什麼?

宇宙之外是什麼?如果是古代人,那麼按照老子的宇宙觀,這裡就是一片混沌的氣海,除了氣什麼都不存在。

按照神話演義,這裡就是諸天神佛的道場,有無數的宮殿樓宇和神獸祥瑞。但是這都是沒有理論支撐的空想。

困擾天文學多年的問題:宇宙之外究竟還有什麼?答案或已解開?

Tips:著名的天文學家卡爾·薩根,即卡爾·愛德華·薩根。小行星2709、火星上的一個撞擊坑以他的名字命名。

有科學家提出了超弦理論,並在此基礎上提出了膜宇宙理論。根據超弦理論,我們的時空不止四維而是十維。我們的宇宙只是十維空間中的一個四維超曲面,就像一層薄膜。這種膜不止存在四維空間中,還有二維、三維、五維等維數的膜。根據這個理論,那麼宇宙之外就存在著更多的宇宙。

結語

宇宙之外到底存在著什麼,目前我們只能進行合理猜測。宇宙太過龐大,我們所看到的只是冰山一角,還需要更多的時間去探索、去尋找。