宇宙的尽头究竟是什么样?以光速直线飞行,会遇到宇宙的边界吗?

小时候 , 当我们抬头看向漫天星空的时候 , 都会好奇地问父母:地球以外是哪里?父母会告诉我们 , 是太阳系、是银河系、是宇宙 。 当时 , 小编和大家一样 , 曾经无数次幻想过 , 乘坐一艘宇宙飞船 , 飞出去看看!
宇宙的尽头究竟是什么样?以光速直线飞行,会遇到宇宙的边界吗?
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随着年龄的增长 , 我们才知道宇宙有多么地广阔 , 不过当时的想法依旧没有磨灭 。 直到今天还有很多人和小编一样 , 为仰望星空保有着那一份初心 。 大家曾经在幻想:假如我们以光速 , 做直线运动从地球飞向宇宙 , 是会飞出宇宙边缘还是回到原点?
早在15世纪的欧洲 , 很多先哲就曾思考过这个问题 , 当时的主流观点是 , 地球是一个大大的平面 。 但是 , 意大利的航海家哥伦布坚信 , 我们的地球是一个球 。 如果从欧洲出发 , 持续向西们就会到达传说中的中国、印度 。
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在当时 , 中印两国有风靡整个欧洲的瓷器、丝绸、茶叶 。 哥伦布想如果可以出发一趟 , 就可以赚得盆满钵满 。 因此 , 哥伦布用了整整十五年的时间去游说欧洲的各路君主 , 希望有人可以支持他 。
1492年 , 哥伦布获得了西班牙女王伊莎贝拉的支持 。 在出发前 , 哥伦布自己心里很清楚:地球是一个圆形球体 , 所以他向西航行 , 一定会到达遥远的印度;如果再向西继续航行 , 一定会再次回到原点 。
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事实上 , 哥伦布的观点源自于古希腊的时候 , 但是同行的水手不相信地球是一个圆形的球体 。 他们认为:地球是一个平面 , 如果一直向着一个方向航行 , 最终会抵达世界的尽头 。 那里可能是一堵墙 , 可能是海水的归宿 , 也可能是万丈深渊 。
因此 , 在当时人们的思维中 , 认为地球就是我们的宇宙 , 地球的形状就是我们世界终点的模样 。 地球的终点:可能是万丈深渊 , 可能是一堵看不见的墙 。 因此 , 宇宙的边界也是如此 。
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随着科学的不断发展进步 , 我们通过学习知道:地球是一个球体 。 它是由二维正曲率曲面组成的一个三维封闭结构 。 地球的大小有限 , 却没有绝对的边界 。 因此 , 南辕北辙的说法并不成立 , 我们终将回到原点 , 无法找到绝对边界 。
那么 , 科学家据此便提出了假设:假如我们宇宙本身也是一个有限无界的封闭结构呢?如果大家从整体的角度去看宇宙:它的空间曲率是一个正曲率 。 我们在宇宙中画一个大三角形 , 这个三角形的内角和将会大于180° 。
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因此 , 这一刻 , 宇宙和地球是一样的 。 我们如果一直向前 , 依旧会回到原点地球 , 我们依然无法找到所谓的绝对边界 。
如果我们宇宙的空间是二维平面 , 并不是科学家假设的正弯曲结构 。 那么 , 此时我们再画一个大三角形 , 这个三角形的内角和是180° 。 此时 , 宇宙也有可能形成一个高维有限的封闭结构 , 如下图所示 。 这种情况下 , 我们驾驶航天飞机一直向前 , 也会无限循环 。
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如果 , 我们的宇宙是一个负曲率的开放结构 , 如同下图中间那个图案 。 那这样的宇宙尽头 , 就是开放并且无限的 。 如果 , 我们在这样的宇宙中驾驶航天器一直向前飞行 , 是永远无法找到尽头的 。 因为这样的宇宙空间是无限大的 。
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在这里 , 刚才可能有网友会问 , 三角形的内角和不就是180° , 怎么会超过或者小于呢?是不是小编在写的时候出现了问题?在这里 , 请大家放心 , 小编在写文时都是详细的查询了相关资料!因此 , 小编在这里为大家补充一个知识点:
三角形的内角和取决于空间曲率的大小 。 在正曲率(上)、负曲率(中)、平坦(下)的宇宙中 , 三角形内角之和分别为>180°、<180°或等于180° 。 下面这张图 , 三种形态 , 也恰好对应了我们提到的三种宇宙形态 。
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我们把刚才讲的三种情况进行一下总结 , 就会发现: