科學越偉大,人類越渺小。我們總說學無止境,然而對于科學來說,無論我們有多少創舉,有兩個問題我們是逃避不了的,我們去不了太遠的地方,也看不了太遠的地方。有多遠?即使人類永不滅絕,“可觀宇宙”的鴻溝,人類也難以逾越。如果我們把宇宙比作一片迷霧,我們只能被限定在光照射到的地方,沒有光,我們就獲取不到信息,那么光線之外就是未知的,而人類會永遠無知下去,這或許就是人類的囚籠。
通過幾代科學家的探知,我們知道宇宙存在三個性質:
1.宇宙一直不斷地膨脹
2.遠處的時空,膨脹的速度大于光速
3.如果看得足夠遠,無論從哪望去,宇宙似乎都一樣
當我們仰望星空,我們說出一些恒星的名字,我們可以連成線組成一些圖案,描繪一些星座,似乎我們可以勾勒出宇宙的形狀,并點綴上星星點點。然而,現實是宇宙的空間是三維的,如果加上時間維度,我們會發現,天空是變化的,晚上9點你能看到月亮,早上9點未必能看見,每顆星都在不安分的律動。
除了星星之外,恒星與星系之間似乎存在黑暗的地帶,這樣的結論只是我們眼拙。從地球的角度望去,我們認為最黑暗的區域,哈勃太空望遠鏡曾經對那片區域進行持續113天的曝光,拍攝到了下面的場景。
這個局域并不大,對于哈勃來說它就像是在拍攝,20米開外的一粒沙子。然而哪怕是在我們看來宇宙中最黑暗的地方也是繁星點點,星系成群。從宏觀角度來看,所謂的星系與星座太過籠統,有太多已知尚未命名,還有太多無知的,需要等待更先進的望遠鏡來捕捉它們微弱的星光,還有一些星光我們永遠都看不見了,它們在“界限”之外。
科學家通過望遠鏡在各個角度得到的數據,以及對宇宙各角度物質的計算,得到了一個結論,
無論從哪看過去,宇宙看起都差不多,這個性質稱為“各向同性”。那么宇宙物質為何如此規則,我們看不到的界限又在哪?
目前主流的科學理論認為宇宙起源于一次熱的大爆炸,而這個大爆炸并非我們想象中的立刻火光四射,它更像一個啞雷。大爆炸的早期空間濃密得想一鍋粥,組成目前宇宙的所有原材料,也就是大量電子,質子等粒子都緊密的靠在一起。
在宇宙中最為致密的天體就是黑洞,黑洞光無法逃脫,同樣宇宙早期更加致密,光子通過無法逃脫,因此早期并沒有大爆炸的光輝,就像一個不斷膨脹的黑暗氣球。
隨著宇宙不斷膨脹,冷卻、物質相互吸引,在38萬年后,光終于有了足夠的空間,以光速向四處逃脫,然而它已經追不上黑暗氣球的表皮了,外圍的宇宙以超光速膨脹著。
這就像球中球,里面的光球永遠以光速追趕著外面的超光球。這個光球就是我們常說的“微波背景輻射(Cosmic Microwave Background)”,宇宙的第一道曙光。
宇宙膨脹的發現人是哈勃,但近年來隨著觀測技術進步,宇宙膨脹的系數不斷進行修正。宇宙的膨脹的速度就像吹氣球一樣,與距離與時間成正比,比如你離我1米遠,小明離你1米遠,離我2米遠,下一秒你離我2米遠,小明離我4米遠,你與我的間距增加了1米,而小明與我增加了3米,你可以想想一下,做操時集合與各就各位前后間距一米遠的畫面。
因此根據膨脹速率,我們可以進行求倒數,相當于把已經擴展開的隊伍倒放縮回成一個點所需的時間,從而倒算出宇宙的年齡為138億年。
光是我們信息的來源,那么正常情況下我們的可視范圍直徑為276光年,然而我們還需要考慮一點,在宇宙膨脹的時候,我們的可視范圍也在膨脹,由于宇宙膨脹籠罩著我們的光球半徑已經擴張到461億光年。
根據《相對論》,愛因斯坦讓我們知道宇宙中除了光可以攜帶信息之外,引力波同樣可以攜帶時空的信息,因為引力源于質量扭曲時空,由此我們可以通過引力波探測,把時空信息繼續向外延伸約4光年,由此得到465光年的半徑,930億光年直徑的可觀測宇宙,這就是人類對于宇宙認知的極限,而且不僅僅如此。
光球目前也在膨脹,而且隨著它離我們越遠,膨脹速度會越快,總有一天它也會超過光速,而我們會形成另外一道禁錮,我們稱之為表觀視界,只要恒星隨著膨脹越過表觀視界,那么我們將失去它的信息,因此我們能看到的天體會越來越少,我們所及之處會越來越空曠。
隨著未來人類的科學發展,如果我們可以無限接近于光速,根據鐘慢尺縮效應,我們可以在一瞬間到表觀(可觀)宇宙的任意一個角落,然而我們只能無限逼近這個邊界,卻不能逾越過去,因為除了時空上的禁錮,我們還有第二條禁錮,我們是物質,所以我們不能光速或者超光速。
如果把我們進行無限拆分,我們最終可以拆分成各種粒子,這些粒子比質子中子還小,這些粒子間存在四種相互作用,使粒子按照一定規則組合成更大的復合粒子,再繼續組合成質子、中子,原子核,原子,最后形成萬物,而我們的質量源于粒子間相互作用的能量。
反過來說,形成萬物的條件就是粒子間的相互作用,而相互作用預示著相互束縛,因此它們無法達到宇宙的極限速度——光速,這也就意味著如果想要達到光速你必然不是物質。如果你超越光速必然無法像光子那樣傳回來能量(信息),那么光速就是我們(物質)的禁錮,無法超越光速我們就永遠無法知道可觀測宇宙之外的世界,人類會被永遠鎖死在“聚光燈”之內。
無論科學如何發展,我們總是被時空與物質本身所禁錮,因此我們清楚最終的宿命,真的沒有破解之法嗎?除非有一天我們進入到更高維度,打破光速的桎梏,但是真有更高維度嗎?這目前是一個科幻的問題。