正文

第2节:万物肇始 大爆炸后10-43~10-32 秒(2)

大爆炸:宇宙通史 作者:(英)帕特里克·摩尔


谈论具有有限大小的宇宙立即会使人联想到边界。如果我们走得足够远,会撞到一堵砖墙吗?答案是否定的。宇宙具有数学家们所说的“有限而无界”的性质。一个有用的类比是一只在圆球上漫步的蚂蚁。要是它在这个弯曲的表面上一直朝着一个方向前行,就永远也不会遇到障碍,能够游荡无穷的距离。所以虽然球的尺寸是有限的,但蚂蚁觉察不出来。类似地,如果我们登上一艘无比先进的飞船沿着直线航行,我们也永远不可能到达宇宙的边界,但这并不意味着宇宙是无限的。随后我们还会看到空间也可以被看作是弯曲的。

让我们把自己限定在能够做出科学回答的问题上,即能够通过和观测结果对比来回答的问题。我们可以确定地说可观测的宇宙(顾名思义,即发出的光线有可能到达我们的那部分宇宙)在尺寸上是有限的。因为我们目前最好的估计是宇宙的年龄为137亿年,这样可观测宇宙的边缘(从那里发出的光刚刚到达我们)离我们有137亿光年远,而且还在以每年1光年的速度扩展。实际上后面还要谈到为什么我们永远不可能看到这么远。宇宙一定比我们能看到的要大,这是我们能够确定回答的全部。

宇宙的同谋论

让我们暂时回到现在。想象两个从地球上看去处于相反方向上的距离我们90亿光年的星系,它们之间的距离是180亿光年。泛泛而言,在最大的尺度上,它们身处的宇宙区域看起来是一样的。其中一个可能位于星系团的中心深处,就像我们附近的室女座星系团,另一个可能孤立得多;但是在第一个星系团附近会有孤立的星系,而在第二个星系的附近则不可避免地存在着星系团。所以每个区域都有相同比例的相同类型的星系,而且本地的温度也是一样的。

这就产生出一个被称为“宇宙同谋”的问题。宇宙年龄目前最好的估计是137亿年,不到180亿年,所以光还没有足够的时间从一个星系传到另一个星系。而根据相对论,光是宇宙中最快的东西。如果连光都没有时间穿过两个区域中间的空间,其他任何事情也不可能发生,没有任何东西能够从一个区域传递到另一个,所以两个区域之间的任何差异都无法消除。但是,无论我们朝哪个方向看,宇宙似乎都一样,有同样类型的星系,几乎按照一样的模式分布,好像它们曾经互相商量过一样。这个事实变得令人不解,被称作“宇宙同谋”。


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