”人類是不是可以認識到宇宙的全部?“其實可以從兩個角度來看這個問題,第一個角度是,從物質(能量)的角度上看,人類是不是有能力看到所有的東西;第二個角度是,在空間上,人類的視野是不是可以涵蓋全宇宙。我們一個個來説,
人類是不是有能力看到所有的東西?
我們可以想象一下,古人觀測星體的方式,説白了,古人所能看到的星體是有前提的,那就是這些星體發出的是可見光。我們要知道的是,光是一種電磁波,人能看到的其實只是一小部分電磁波。
所以,由於可見光的限制,最早的人類,其實能看到的星體其實比現在要少得多。後來,人類的視野發生大幅度提升是因為射電望遠鏡的出現。
但是,你以為有了射電望遠鏡我們就真的看的足夠多了麼?事實上並不是,我們知道可觀測宇宙的半徑是465億光年,其中通過電磁波可以看到的是461億光年,還有4億光年是需要通過觀測引力波來實現,也就是説,引力波將會是我們的”第二雙眼睛“,它能幫人類看得更廣。不過,目前我們能捕捉到的引力波的水平有限,僅能看到大質量天體合併時產生的引力波,隨着日後科技的進步,相信“這雙眼睛”會越來越明亮,讓我們看到得越來越多。
如果我們引力波探測達到了足夠的水平,我們就真的能看到全宇宙麼?實際上,還是不行。後來,科學家又發現一個事,那就是星系周圍的恆星系都跑得異常的多,通過各種分析之後發現,這是一種只參與引力,但不參與電磁力的物質,我們管它叫做暗物質。
暗物質廣泛存在於宇宙之中,是星系的粘合劑。而且通過計算發現,這個暗物質總量是我們已知物質的5倍之多。換句話説,人類忙會了2000多年,結果只看到了16%的東西,還有84%的一直看不到。
但這還麼完,16%還是太樂觀了。後來,科學家發現距今46億年前,宇宙加速膨脹,而導致膨脹的罪魁禍首是真空能,我們把它叫做暗能量。
通過理論計算發現,暗能量總量比暗物質還要多得多。(質能等價),最後我們發現,目前我們可觀測的只佔到了不到5%,宇宙中70%是暗能量,25%是暗物質,只有不到5%是已知的物質。而這當中,還有0.3%是中微子,中微子穿透能力極強,觀測起來也非常難。
也就是説,折騰了半天,人類原來是個井底之蛙,看到的只有目前理論上不到5%的東西。而且,誰能保證我們能看到的是不到5%,會不會隨着科學的發展,我們還會繼續發現,有很多其實我們還不到的東西存在。到時候説不定連1%都保不住。
所以,對於天文學的觀測歷史來看,我們很容易得出這樣的結論:隨着人類看到的和知道的越多,人類才發現我們看不到的不知道的越多。因此,想要看全整個宇宙其實是不太可能的一件事情。
人類的視野是不是可以涵蓋全宇宙?
關於整個問題,也直接給出答案:可能宇宙就沒邊界,更不要説涵蓋全宇宙了。
首先,以我們目前的水平,我們能看到的尺度被叫做可觀測宇宙,半徑是465億光年。
可觀測宇宙只是宇宙的一部分,而非是全宇宙。之所以是整個範圍,主要是因為宇宙膨脹的原因,由於篇幅關係,這裏不細聊如何得到這個結果的。所以,我們目前是沒有能力看到全宇宙的範疇。
其次,想要看到全宇宙是有個前提的,那就是宇宙至少是有範圍的,如果宇宙是無限大的,那也就不可能看全。那宇宙到底是什麼樣子的呢?
這個其實是有辦法來測量的,用到的工具是宇宙微波背景輻射。
用的思維方式,其實很簡單。我們降維到二維上去思考一下這個問題。假設我們想知道宇宙大小,其實我們可以搞清楚宇宙空間是不是平坦的。
如果這張紙是個球形,那其實就是一個封閉的平面,那就是有界無邊的。如果宇宙空間是像一張紙一樣鋪平的,那它其實就是無限大的,因為可以向四周無限擴展。如果這張紙是馬鞍形的,其實也會和平坦的結果一樣,是無限大的。
那我們如何知道宇宙空間是不是平坦的呢?其實只要畫個三角形就知道。我們初中學過,平面三角形的內角和是180°,而馬鞍形則是大於180°的,球形就是小於180°的。所以,我們只要能測出宇宙空間中的三角形內角和就可以。
可問題是咋測量呢?其實可以用到光,你可以把光走過的路徑想象成三角形的邊。宇宙誕生之後的第38萬年,宇宙大爆炸的餘熱以光子的形式在空中傳播,這也就是剛才説到的宇宙微波背景輻射。所以,其實宇宙中是瀰漫着大量的光子的,我們只要測量它們走過的路徑就可以。
按照目前觀測的結果來看,宇宙是無限接近於平坦的,也就是説宇宙是無限大的。如果禹州市無限大的,我們的視野又如何能夠涵蓋一個無限大的宇宙呢?
最後,我們來總結一下,從物質(能量)的角度上看,我們幾乎不可能看得全全宇宙得物質(能量)。從空間得角度上看,由於宇宙是無限大的,我們的視野也無法涵蓋住整個宇