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宇宙到底有没有边界? 对人类来说,银河系已经非常大了。但从整个宇宙的尺度看,银河系也只不过是一个不起眼的存在。可观测宇宙里,像银河系这样的星系可能有上万亿个。 但星系在宇宙中并不是均匀分布的。有的地方星系挤在一起,有的地方极其稀疏,就像被掏空了一样。这种星系极其稀疏的区域,叫空洞。 目前发现最大的空洞叫牧夫座空洞,也叫大虚无。它距离地球约7亿光年,直径约3.3亿光年。如果把银河系放进去,2亿光年范围内任意方向上看不到第二个星系。 牧夫座空洞里其实也不是完全没有星系。按照宇宙平均密度估算,里面应该有4000到10000个星系,但目前被确认的只有60个。空旷程度可想而知。 宇宙中为什么会有这么大的空洞?主流观点认为这是宇宙自然演化的结果。大爆炸之后宇宙并不完美均匀,有的地方浓,有的地方稀。物质越多的地方引力越强,就能拉来更多物质,变得越来越密;物质越少的地方反而越来越空。密的更密,稀的更稀,这是引力作用下的自然结果。 宇宙微波背景辐射 根据宇宙大爆炸理论,大约138亿年前宇宙由一个极端高温致密的点爆炸后膨胀形成。大爆炸约38万年后,光子才得以在宇宙中自由传播,这些光叫宇宙中最古老的光。受光速限制,它们现在依然在宇宙中传播。在宇宙膨胀影响下,它们的波长被拉长,从可见光变成今天的微波——这就是宇宙微波背景辐射。 观测数据显示,宇宙微波背景辐射整体温度非常均匀,约2.7开尔文,也就是零下270℃。但如果放大到非常小的尺度,能看到温度的细微波动。一般波动范围只有18微开尔文,但有一个区域平均温度比周围低了70微开尔文,最高能达到140微开尔文。这片区域叫宇宙冷斑。 宇宙冷斑的温度、范围、规模都远远超出标准宇宙模型的理论值。怎么解释?目前科学家也没有明确答案。 有一种可能解释是,宇宙冷斑其实是一个比牧夫座空洞还要大的超级空洞,直径约18亿光年,距离银河系30亿光年。如果真是这样,这个空洞就是迄今人类探测到的最大空洞。 但也有人提出更大胆的猜测:宇宙冷斑其实是我们的宇宙和另外一个宇宙相撞后留下的痕迹。 弦理论和多重宇宙 这就要说到弦理论了。传统物理学认为构成宇宙的最小单位是粒子,比如夸克、电子。但弦理论认为粒子其实不是点,而是像弹簧一样会震动的小线圈,叫弦。宇宙万物都由弦构成,通过不同震动产生各种基本粒子。 弦理论的数学公式在普通的三维空间加一维时间中不
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