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第二部分 理解外部空間 第8章宇宙地平線之外

當你的旅程剛開始的時候,在沙灘上,你迷惑於自己肉眼所看到的天空是否就是整個宇宙。

現在你知道答案是否定的。

我們的肉眼只能讓我們看到幾百顆恆星,全部位於我們的星系——銀河系中,以及來自其他幾個鄰近星系的一些微弱光斑,如果你知道該往哪裡看的話。

使用望遠鏡或者其他強大的工具,你現在已經能夠看到整個可被觀察的宇宙,與肉眼所見相比大得不可思議,但它依然存在限制:臨界最後散射面。

這個散射面位於我們的過去,大約一百三十八億年以前。

它同樣也位於空間中,離我們一百三十八億光年處。

它限制著我們所能看到的東西。

所有來自更遠處的光需要經過超過一百三十八億年的時間才能到達我們這裡,但一百三十八億年以前,光無法自由運動。它被束縛住了。整個宇宙在那個時候過於緻密。只有到了一百三十八億年前,光才能自由穿越時空。

臨界最後散射面就是那個時間點留下的圖像。從那裡看,它標記著一個透明的時空。從地球上看,它標記著可見宇宙的盡頭。

在某種意義上,這個散射面是我們宇宙的地平線。我們無法看到更遠,至少從地球上看是這樣。

實際上,從本書開始你或許就已注意到了,你所遊歷的宇宙只是從地球上觀察到的宇宙。

你的宇宙旅行一直限於那個以我們地球為中心的宇宙地平線之間。

那麼從其他地方觀察到的宇宙會是什麼樣子?那裡的宇宙地平線也一樣以地球為中心嗎?

想像一下你坐在小艇內在海洋上漂流,遠離一切陸地。你能清楚地看到地平線:那條分開水面與天空的線條。環顧一下,你就能看到它形成一個圓圈,中心就是你。

那麼是不是這就意味著你是海洋的中心?

當然不是。

這意味著你是你所能看見的海洋的中心,或者你的可見海洋中心。你無法看到這個邊緣之外的東西,那是你的地平線。

但這並不意味著邊緣之外不存在。

有東西存在。

當然有東西存在。

一個坐在離你有一定距離的另一條小艇裡漂流的朋友也有一條地平線包圍著她。她的地平線,決定了她的可見海洋。

如果她離你足夠近,她能被你看見,你們倆的可見海洋之間有著共同的波浪,但她能夠在某些方向上看得比你更遠,遠過你的地平線;而你也一樣,在相反的方向。

她也可以一開始就在你的地平線之外。

在這種情況下,你們倆的可見海洋可能依然部分重合,但互相並不知道對方也在漂流。

還有第三種可能,你的朋友離你更遠,她的可見海洋與你的毫無交集。

從天上看,代表著那兩個限制你們視線的地平線圓圈不相交。她所能看到的一切,你都看不見。她可能看到火山島或者鯨魚,而你完全不知道。

在太空裡,也是一樣。

我們從地球上能看到的可見宇宙是一個半徑為一百三十八億光年的球。

但這並不意味著外面就沒有東西存在。

位於另一個行星上的另一個人,會有另一個包裹著他的宇宙地平線,它的半徑也是一百三十八億光年,因為同這裡相比,那裡的宇宙沒有理由更老或更年輕。

你前面已經聽過的三個宇宙原則就是為了保證下述結論而引入的:那些離我們非常遙遠,因此它們與我們沒有共同可見部分的可見宇宙應該看起來與我們相似(顯然,不是完全一致,但是相似),並且遵循同樣的物理定律。

就算她漂得太遠,你已無法看到她,你也不會認為你朋友的可見海洋中有著會飛的山峰。

在外太空也一樣。大自然的規則應該到處都一樣,不應該有什麼地方比別處更受優待。

伴隨而來的推論應該是住在整個宇宙(包括那些在可見宇宙之外的部分)裡任何地方的人,他們所看到的可見宇宙應該也在膨脹,並且遵守愛因斯坦的方程式,如果他們按下時間的回放鍵,他們也將看到一個熱大爆炸的宇宙,同我們在這裡看到的相同。以他們為中心的熱大爆炸,而不是以我們為中心。

從這樣的視角看我們整個宇宙,完全沒有所謂中心,大爆炸在各處發生。

從這個視角,你能夠體會到所謂「多重宇宙」的概念:一個由許許多多分離的宇宙所形成的大宇宙,各個分離宇宙之間無法互相交流,雖然它們都屬於同一個整體。

在本書結束前,你會見到四個這種多重宇宙的例子,這裡只是第一個,我首先介紹它,因為大多數科學家相信它是正確的。

說了這麼多之後,是否意味著整個宇宙,把在所有地方所觀察到的可見宇宙拼接在一起後的「所有一切」,是無限大的?

不,不是的。舉例來說,就像海洋,不管你有多少小艇,如果把所有小艇上所見到的可見海洋拼接在一起,你看到的整個海洋,依然是有限的。

那麼整個宇宙是有限的?

也不對。或者至少,可能如此。

我們不知道。

如同我在上一章一開始就說過的那樣,不幸的是愛因斯坦的方程式沒有回答這個問題。

好吧。

我們到底證明了什麼?你認為沒什麼?甚至什麼都沒有?

或許連大爆炸理論你都覺得沒有什麼說服力,只是一種抽像的想法罷了。

的確,你可以反駁說你的朋友們所觀察到的天空(離我們越遠的星系,逃離得越快)只能說明宇宙現在在膨脹。或許有許多種過去能夠導致現在的膨脹,並不一定要引入這個所謂大爆炸的誇張說法。

你當然可以這麼爭辯,但很快就會有回答。

科學不是政治。

大自然不會在意某些人的意見,即便它們是大多數的意見。

實驗證據永遠是必須的。

我們現在就會看到,事實上大爆炸的確在遙遠的過去留下了一些過硬的證據,這些暗示極具說服力,以至於有些人認為這些足以構成無可辯駁的證據證明了大爆炸的發生。

  1. 事實上,它的位置比這更遠,因為從那束現在到達我們的光離開光源之後宇宙又膨脹了不少。物理學家們估計現在的距離應該大約在四百六十億光年。​​​​​