要了解宇宙的终结地点、方式,甚至是否会终结,我们可以提出的问题将永无止境。但所有证据都表明,我们并非漂浮在某种自由的虚空中:空间会像蹦床上的球一样,围绕着有质量的物体而弯曲;黑洞会像宇宙池塘里的鹅卵石一样,发出引力波的涟漪;星系间的空隙会随着时间拉伸和扭曲。所有这些扭曲都让我们对整个宇宙的可能形态产生了一丝初步的认识。虽然巨大的物体在时空中留下了小小的凹陷和凸起,但天体物理学家认为,这些变化平均下来可能会揭示出空间的真实形态。宇宙是向外弯曲多于向内,还是最终趋于平坦?这些草图展示了这种拉伸可能如何运作。
我们的宇宙可能像我们称之为家园的地球一样呈圆形(或接近圆形)。在这种现实中,朝任何方向前进最终都会让你回到起点——就像绕着我们的赤道走一圈一样。然而,这种景象并非无限;当你行走时,你不会发现无尽的未探索土地。但由于终点与起点无缝连接,你永远不会到达它的边缘。
这个像天上的品客薯片一样的形状,是说明宇宙质量不足以减缓大爆炸遗留的膨胀的最佳方式。在没有足够密度来阻止的情况下,时空会向内凹陷并无限拉伸。一张二维草图来描绘这个四维现象(别忘了时间!)是无法完全画出的,但关键在于:两个沿着平行线出发的物体,随着时空的扭曲,它们之间的距离只会越来越远。
根据我们对宇宙早期物质分布以及当前能量和物质密度的了解,大多数天体物理学家认为宇宙可能是平坦的。沿着平行线运动的物体将保持平行。但不要因为这种看似简单的形状而绝望;就像你可以将一张纸卷成一个令人费解的莫比乌斯带一样,我们所处的空间也可能以各种多维的扭曲方式存在,同时仍然保持其平坦性。
宇宙简史
公元前130亿年 起初,万物都存在于一块物质中。大爆炸创造了我们今天所拥有的浩瀚虚无。
公元1000多年 在波斯,阿布·赖汉·比鲁尼提出了地球自转的观点,这动摇了万物围绕我们运转的观念。
1584年 意大利理论家焦尔达诺·布鲁诺提出,我们的太阳系并非一切存在的中心,而是众多星团中的一个。
1929年 埃德温·哈勃的望远镜观测证实,宇宙并非静止的,而是在不断膨胀。
1964年 美国发现宇宙微波背景辐射,最终让大多数天文学家相信了大爆炸理论的有效性。
这个故事最初发表在《流行科学》的“在外面”一期中。