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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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3.3亿光年的空白,藏着宇宙最深的秘密 你有没有盯着夜空中的某一处黑暗发呆过? 那一小块黑暗,可能什么都没有。但在3.3亿光年之外,有一片真正的黑暗,大得让你怀疑人生。 那里叫牧夫座空洞。它的直径是3.3亿光年。 如果你对数字不敏感,我们换个说法:光从空洞的这一头跑到另一头,需要3.3亿年。而人类有文字记载的历史,才不过五千年。 更诡异的是,这么大一片区域,按照宇宙的平均密度来算,本该装着至少1万个银河系。可天文学家翻了个底朝天,只找到60个孤零零的星系。 1万对60。这不是稀疏,这是灭绝。 第一个发现这片空洞的人,站在望远镜前沉默了很长时间。因为他知道,自己看到的不是普通的空旷,而是一道无法解释的伤疤。 伤疤的背后,藏着几种可能。每一种都让人后背发凉。 先别急着往外星人身上想,虽然那是最刺激的答案。 假设真的存在一个星际文明,科技水平高到可以摧毁整个星系。那需要多大的能量?按照天体物理学家的计算,要炸掉一个像银河系这样的盘状星系,需要的能量相当于把整个太阳的质量全部转化成纯能量,再乘以一千倍。 这还不算完。问题是,牧夫座空洞里缺的不是一两个星系,而是将近一万个。如果你要把一万个星系全部打扫干净,还不能留下太多痕迹,那这个文明的科技水平已经不是科幻片敢拍的了。 更麻烦的是,毁灭一万个星系需要时间。就算一天炸一个,也要炸27年。炸出来的碎片、辐射、高能粒子,会像暴风雨一样横扫整个区域。可天文学家的观测设备非常灵敏,如果那里曾经发生过大规模星际战争,一定会留下某种辐射遗迹。比如过量的X射线,比如异常的红外辐射,比如某种不该存在的元素丰度。 什么都没有。 干干净净。空空荡荡。像被谁擦过一样。 这就引出了第二种解释,也是最让天文学家毛骨悚然的解释。 不是被炸没了,而是从一开始就没有。 这话听起来更离谱。宇宙大爆炸之后,物质是均匀分布的,怎么可能有一片区域从一开始就是空的? 除非,那里曾经发生过另一种战争。不是星际文明之间的战争,而是宇宙基本力量之间的战争。 时间回到138亿年前。宇宙诞生的那一刻,物质和暗物质像面团一样被揉在一起。引力试图把物质聚拢成团,而暗能量和宇宙膨胀则试图把它们拉开。这场拔河比赛持续了数亿年,最后引力在大部分区域赢了,星系诞生了。 但在某些极少数区域,暗能量赢了。 那些区域被急速拉伸,物质来不及抱团就被稀释成几
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