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癮科學:宇宙的盡頭是什麼?

Andy Yang
2008 年 10 月 22 日, 中午 12:00
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人類,總喜歡猜測未知的彼端是什麼樣子的。數百年前,當希臘時代的智慧淪喪、航海技術不發達的時候,中世紀的水手以為地球是平的,一但船開到世界的邊緣,就會落下一個巨大的瀑布,而這個瀑布就是宇宙的盡頭。後來,我們了解到了地球其實是圓的,而且只是眾多圍繞著太陽運轉的行星之一。太陽,又是銀河系數以千億計的星球之一而已,所以我們又以為銀河系才是宇宙的盡頭。

1920 年代初愛德溫.哈伯(哈伯太空望遠鏡以他的名字命名)藉由觀測「造父變星(Cephid Variables)」,確認了在銀河系的範圍外,還有更多的星系,許多遠到不可想像。根據目前的觀測,宇宙的直徑至少有 930 億光年之遙,但其實說直徑是一個在概念上錯誤的講法,因為這樣好像我們在一個巨大的球裡,而球的直徑有 930 億光年,只要有耐心走到球的邊緣,就能「出去」一樣。事實上,我們更像在一個大球*的表面上,就像在地球的表面一樣,不管往哪個方向走,也永遠無法離開地球表面,走入太空。

* 為了和地球的形象做對比並方便解釋,所以這裡說是球型的。實際上宇宙可能是球型的、馬鞍型的、平面的、環型的、咖啡杯型的...沒人知道

Prevailing model of the origin and expansion of spacetime and all that it contains.

但這並不能阻止我們想像宇宙之外是什麼,就像數百年前的水手們既使不能飛上太空,仍然會對宇宙裡有什麼做各式各樣的想像一樣。

最主要的問題是,到底在宇宙之外有沒有東西?受限於物理,我們連自已這個宇宙都有些地方永遠看不到(因為它們的距離大於宇宙年齡那麼多光年),更徨論觀察別的宇宙。我們只能從宇宙誕生時的狀況和條件,去推測是否有一個在我們宇宙之外的存在「產生」了我們這個宇宙,或甚至產生別的宇宙。

目前用來宇宙誕生的最熱門理論是大霹靂理論,也就是宇宙是從一個密度極大,溫度極高,體積極小的「奇點」演變、膨脹而來。但要解釋這個奇點從何而來,問題就大了,因為所有我們已知的物理原理,都是在宇宙誕生的那一瞬間隨之產生,自然不能套用在誕生的那一瞬間之前。解釋奇點從何而來最熱門的理論,是「泡泡宇宙理論」,或稱混沌膨脹理論。大概的形象是在廣大的空間中有一池水,水面不斷地在翻滾,偶爾當有一粒水珠彈離水面時,水珠就會開始像一個泡泡一樣膨脹起來,一個新宇宙就產生。照這樣的理論,應該還有很多別的泡泡飄在我們的宇宙附近,說不一定每一個都有不同的次元數和物理原理呢!

另一個看法是宇宙可能是一個套著一個的。像電影 MIB 裡面那樣,或許我們世界裡的每個基本粒子裡都是一個宇宙,而我們自已的宇宙又是更大的宇宙裡的一顆基本粒子。誰知道呢?

既然這是一個想像的命題,那大家不妨也來說說自已想像中,或心目中希望宇宙的盡頭是什麼。只要答案不是 42,一切都好說 :p。