在哥倫布和達伽馬完成環球航行之前,航海家心頭都有一個揮之不去的夢魘,那就是突然會航行到世界的盡頭,掉入無盡的深淵,這個念頭是那樣的強烈,至於之兩位航海家起航之前都不斷收到忠告!但事實證明不存在世界的盡頭,因為地球在三維空間中是一個球體,我們在它表面是找不到它邊界的!
但國際空間站上的可以很清楚的看到,地球的邊界在哪裏,而歷史上對於世界盡頭的恐懼,無非是出於對地球認知的侷限而已!
那麼宇宙有邊界嗎?它的盡頭在哪裏?托勒密洋洋灑灑的“地心説”理論中,最外層的天體是恆星天,而在恆星天以外,托勒密將這個位置留給了上帝,所以從公元前1800多年到十六世紀為止,教會非常喜歡這個地心説理論,因為他們給上帝留出了位置,使得教會在推廣地心説理論的同時也擺正了上帝的位置!
托勒密地心説理論
但所有的一切在哥白尼面前灰飛煙滅,因為哥白尼早期瞭解到了公元前300年的古希臘數學家阿里斯塔克斯提出的日心説非常有道理,而他通過自己嚴密的觀測,從行星繞行軌道上證明了太陽才是宇宙的中心,天上所有的星星都在繞着太陽轉,不再有上帝的位置,所以日心説遭到了教會瘋狂打壓,不過哥白尼因為“老奸巨猾”,在去世前才發表日心説,所以他逃過一劫,而竭力推廣的布魯諾卻遭到了教會抓捕,最終被燒死在羅馬鮮花廣場!
無論教會是否打壓,日心説如野草一般生長,而開普勒與伽利略則從觀測上加強了日心説理論,牛頓則為天體運行的制定了萬有引力的規則,拉普拉斯則在太陽系天體運行上開創了天體力學,從十八世紀末期到十九世紀初,洋洋灑灑的十幾部《天體力學》發表,使得拉普拉斯面對拿破崙問“你的理論中,上帝的位置在哪時”,拉普拉斯回答“陛下,我的理論不需要那個假設”。
從這一天起,宇宙的邊界不再有上帝,而牛頓早期的猜測宇宙無限和奧伯斯佯謬則表明宇宙無限並且有一個起點,只是理論上並不成熟,無法證明這個觀點。
宇宙的形狀
沒有任何人能觀測出宇宙的形狀,即使是現在!但愛因斯坦在1915年發表的廣義相對論使得這個成為可能,1917年愛因斯坦自己將廣義相對論應用到了宇宙學上,誕生了相對論宇宙學,但可愛的愛因斯坦為迎合當時的靜態宇宙論,將他用引力場方程發現的動態宇宙加了個宇宙常數,修正成了靜態宇宙!
在弗裏德曼和勒梅特分別的獨立的狀態下,應用各向同性的假設,得到了一個不需要宇宙常數的膨脹宇宙選項,這就是弗裏德曼方程。霍華德·P·羅伯遜和沃爾克分別於1935年和1936年證明,適用於均勻性和各向同性要求的四維時空只有3種,這就是弗裏德曼-羅伯遜-沃克度規,而宇宙的形狀取決於一個空間曲率K。
弗裏德曼-羅伯遜-沃克度規
在這個度規中最關鍵的是參數K,它的取值決定了宇宙的形狀,我們今天不討論宇宙的命運,就不扯宇宙學常數Λ和K取值的關係了,因為宇宙學常數Λ的確定需要臨界密度和實際密度的比較作為替代,限於篇幅我直接使用現代宇宙觀測到的平坦宇宙K=0的條件,結合1998年兩個國際天文團隊對於Ia超新星紅移的觀測得出宇宙正在加速膨脹的結論,我們可以假設一下現代宇宙的形狀。
K=0時,三維宇宙是平坦的,而且空間無限大,根據加速膨脹的理論,宇宙未來的命運是唏噓的,從這一點可以得出一個結論宇宙並沒有邊界,而且是一個無限大的區域!
宇宙盡頭是什麼?其實關於現代宇宙的盡頭我們不需要討論了,因為無限大的宇宙沒有邊界,當然從理論上來看我們可以假設一個邊界,比如當曲率K=1時,宇宙是一個三維球狀,那麼這個球狀宇宙我們能找到它的邊界嗎?它的盡頭又會有怎樣的一個表現?
曾經《星際之門-宇宙》中所有成員必須進入休眠狀態,因為命運號要跨越一個難以想象的廣漠空間,它必須將所有的能量用於引擎,途中再無恆星予以補給能源,種花家猜測跨過了這個區域就將穿透微波背景輻射,直達大爆炸發生的那一刻!
但是從《星際之門-宇宙》停播到現在已經過去十多年了,眾多星際之門迷們翹首以盼,希望有一個好萊塢角度的宇宙盡頭出現,但很可惜我們可能永遠都看不到了,不過沒關係,我們可以用自己的方式來推測一個宇宙盡頭的形象。
宇宙的邊界長什麼樣?
可能我們根本就看不到宇宙的邊界,因為宇宙大爆炸論認為時間與空間以及物質都有大爆炸產生,因此宇宙膨脹的邊界就是時空的邊界,而在啥都沒有的混沌區域不存在空間,我們如何來感知!最大的可能性就像地球一樣是一個有邊無界的區域,我們知道它的大小,卻不知道它的邊界在哪裏!
如何來理解混沌?
也許是一種比真空更低能的狀態,因為量子力學認為,即使在空無一物的這空狀態也存在量子漲落,根據海森堡不確定性原理,時間T測量得越準確,能量E就越不確定。就在時間T非常確定的一瞬間,真空中也會出現巨大的能量起伏!所以混沌也許就是真正的真空,它不再有量子漲落,處在真正的最低能級!