宇宙大爆炸拉開了一切的序幕,爆炸的中心在哪裡?

精靈喵喵o 發佈 2020-01-18T11:07:09+00:00

而較輕的物質在空間中飛行的距離更遠,因此,即使能量密度在爆炸的各個方向都下降了,但離爆炸中心越遠,密度下降越快。

138億年前,一場大爆炸為宇宙漫長的演化之路拉開了序幕。如今,在回溯這一事件時,不知道有沒有人考慮過這樣的問題:我們能找到宇宙大爆炸發生的準確地點嗎?或者說,宇宙存在這樣一個中心嗎?

我們首先來看生活中普通的爆炸過程。當爆炸發生時,外部的一些物體會受到衝擊,被巨大的推力以放射狀推向遠處。而較輕的物質在空間中飛行的距離更遠,因此,即使能量密度在爆炸的各個方向都下降了,但離爆炸中心越遠,密度下降越快。因此,通過測定不同粒子的軌跡,我們能重建爆炸發生的地點。

但是,上述的爆炸圖景,並不符合我們宇宙的情況。距離我們百萬光年,甚至幾十億光年的區域,看起來與我們這裡沒有任何差別。在現有的宇宙空間中,各個區域的密度、能量和星係數量等,幾乎是相同的。到了更接近宇宙邊緣的區域,情況開始出現變化。我們觀測到,在數百億光年外,天體的年齡與我們周圍的天體不同。距離越遠,天體更加年輕,數量更多但體型較小。

儘管我們最遠只能觀察到300億光年外的星系,但如果能追蹤並重建每個天體的移動軌跡,讓它們回到原點,我們將看到最不可思議的結果:宇宙「中心」就在我們身邊。當然,這樣的結果並不能說明什麼——畢竟這是根據我們的觀測範圍進行的重建。那麼,在宇宙的上萬億個星系中,我們所處的星系在最開始時恰好位於大爆炸中心的機率有多大?

一直以來,存在一種誤解,即根據膨脹的宇宙,我們能推測宇宙最初膨脹的起點。這是不正確的,宇宙能被推回到一個具有明確特徵的有限區域,但之後宇宙會根據萬有引力定律演化。這將導致宇宙各處不可避免地出現相同的特徵,也意味著,任何大小一致的空間區域,其密度、溫度以及星系的數量總是一致的。我們還能看到隨時間演化的宇宙:離我們越遠的地方,反映出的是更古老的宇宙狀態,膨脹程度較低、受引力的影響更小,星系的數量也更少。

宇宙一定存在一個中心嗎?不一定,這只是我們的認知偏見。我們知道,大爆炸發生的區域有一個相當於足球大小的下限,但它沒有上限,甚至可能是無限的。如果宇宙真的有一個中心,它可能在任何地方,並且由於我們觀測到的宇宙範圍有限,我們有可能無從得知。我們需要看到宇宙的邊緣,或者觀察到它在宇宙尺度上的各向異性。然而,根據現有的觀測,宇宙是均一的。

我們的觀測,只是為宇宙設置了一個下限。宇宙可能是有限的,也可能是無限的,但可以肯定,宇宙正在膨脹,密度越來越小,更遠的物體表現的是宇宙更早以前的形態。

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