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05月
14
2023
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我们所处的宇宙边界在哪里

我们生活在一个宏大无比的宇宙之中,这个宇宙无穷无尽,人类迄今为止也只能观测到宇宙中微不足道的一部分,然而,对于宇宙的边界,人类历来都有着浓厚的兴趣,因为这不仅是一种探索,更是对人类自身意义的一种回答。

在我们探讨宇宙边界的问题之前,我们需要了解一个基本的现象——宇宙的膨胀。最早提出宇宙在不断膨胀的概念是比利时天文学家乔治·勒梅特尔(Georges Lemaître)在1927年,他通过测量其它星系的红移现象,推断出宇宙起源于一次爆炸,而且此后宇宙一直在继续膨胀。

我们所处的宇宙边界在哪里

同时,我们还需要了解宇宙的大小及其形成机制。据现有的宇宙起源理论,大爆炸后宇宙被扩大到了一个极其庞大的空间——由于没有真正的边界,我们将其称之为观测宇宙(Observable Universe)。我们能够目睹的宇宙区域并不是宇宙全貌,只是整个宇宙的一部分,因此,人类观测到的宇宙区域有一个明确的边界。这个边界的大小和位置取决于我们观测到的宇宙范围以及我们的技术是否可以观测到更远的距离。

在现代天文学中,我们通过观测宇宙中的红移和辐射背景来推测宇宙边界的位置。在宇宙之中,一切都在运动和渐进改变之中。由于运动的原因,我们观测到的星系越远,它们的红移就越大。当我们观测的星系距离足够远时,它们的红移会趋近于极限,而这个极限就是宇宙边界的位置,也被称之为夜空中极限的红移(Cosmic Horizon)。红移可以看作是外部物体的相对速度导致的多普勒效应,而宇宙的扩张则显然会导致外部物体距离我们不断增加,因此体现为红移。有趣的是,正如我们刚才提到的,这个极限的位置是与我们的观测技术紧密相关的,因此没有单一的、确定的数值,也就是说,宇宙的边界真正可能在哪里还存在很多不确定性。

在现代天文学中,我们还发现了一种称之为宇宙边界平坦度的参数——它被用来描述宇宙的总含量,即“暗物质”和“暗能量”的总和是否与宇宙本身的基础形态相关。如果宇宙边界平坦度为1,则宇宙的总含量恰好等于宇宙本身的尺寸的平方,反之则说明宇宙的总含量要么小于宇宙尺寸的平方,要么大于宇宙尺寸的平方。在这种情况下,宇宙的边界位置可能会发生变化,因为宇宙的总含量的变化将直接影响到我们观测到的宇宙区域的大小。

总之,宇宙边界是目前人类探索宇宙最为神秘的问题之一。它的实际位置是未知的,我们只是通过观测宇宙红移的方法推测。我们的观测技术还不够完善,因此我们无法准确确定宇宙边界的位置,不过,通过不断探索和发现,相信人类将会在未来更好地理解宇宙,进而更好地回答这个永恒之谜。