互动科普

导语：宇宙很大但是不是无穷的呢？

关键词：天文学；宇宙；极限

事实上我们并不知道宇宙是否是无穷的，但也许某一天我们会找到答案的。（图片来源：Sweetie187/flickr, CC BY-NC）

这篇文章来自一部面向孩子的全新系列片《好奇小孩》（Curious Kids）。《博客天下》（The Conversation）询问孩子们一些他们想要专家来解答的问题。任何问题都可以：严肃的，怪异的甚至是荒诞的。

宇宙是无穷的吗？——Conrad, 6岁，悉尼。

宇宙的确有可能是无穷的，但实际上我们并不知道。不管怎么说现在还不知道。这就使它成为了一个很好的问题，因为科学就是探知未知事物的答案。

那么对于宇宙我们知道些什么呢？我们知道它大，非常大。大到足以容纳地球和其他所有行星，足以囊括太阳和所有我们在夜晚能看到的恒星。

不久以前，当人们抬头仰望夜空时，以为看到的是整个宇宙。直到埃德温·哈勃（Edwin Hubble）出现。他是一位美国天文学家，由于他惊人的发现，NASA（美国国家航空航天局）以他的名字命名了著名的哈勃太空望远镜。

非常遥远的星体

约100年前，天文学家哈勃（Hubble）正在观察一些藏在可见星体间的模糊的光斑。没人能确定他们是什么，但哈勃（Hubble）发现这些光斑由星体组成，更重要的是这些星体非常遥远。

仙女座星系是由银河系以外的星体构成的。（图片来源：Adam Evans）

有了这个发现，人们关于空间的想法瞬间百家争鸣。

那些我们在夜空中看到的恒星是银河系的一部分。即我们所在的星系。

哈勃（Hubble）研究的那些光斑则是河外星系 —— 每个星系也都充满了恒星、行星和许多其他物质。有些比银河系小，有些则大。

宇宙比任何人曾经想象过的都要大得多。

太阳是银河系中数十亿星体之一. （图片来源：Caltech）

怎样看到无穷？

宇宙很大，但它是不是无穷的呢？问题就在于我们无法看到无穷远。我们能看到的空间是有极限的，这就像我们没法走出大门就看到澳大利亚的各个城市。

我们能看到的那部分宇宙被称作可观测宇宙。它包含了所有我们能看到的光（因为当我们观测宇宙时几乎就是在寻找光源）。

可观测宇宙甚至能被测量。从它的一侧到另一侧约为930亿光年。这是一个甚至是连天文学家都觉得难以想象的距离。其数值大小相当于绕银河系300000圈，而太阳自诞生之日起才绕了20圈。换种说法，你能想象绕地球2000亿亿圈吗？

         我们看到的所有光都属于可观测宇宙的一部分。 （图片来源：Avi Solomon/flickr）

此外，可观测宇宙是以我们为中心的，因为我们在从中心往外看宇宙。在另一遥远星系中行星上的外星人有他们自己的可观测宇宙。你可能会感觉我们都在自己的泡泡宇宙中。

如果这两个泡泡重叠了，那么外星人和我们就能看到一些相同的景物。但我们的泡泡宇宙之外的宇宙呢？外星人能看到宇宙边缘的空旷地带吗？

很可能不会。他们更有可能会看到一部分他们永远无法看到的空间。

理论上讲宇宙将一直持续...

那么为什么科学家们认为是宇宙无穷的呢？这是由宇宙的形状导致的。我们的空间，或者说可观测宇宙，有一个特别的形状：它是平直的。

这表示如果你和你的朋友每人都有一艘火箭飞船，起飞后都以直线前行，你们将永远不会相遇。其实，在可观测宇宙中，你们将一直相隔完全相同的距离。

如果宇宙是平的，那么两艘飞船将永不相遇。（图片来源：NASA/Troy Cryder）

 但这是一个非常特殊的情况。如果宇宙是任何其他形状，那么情况就不同了。你们两艘沿直线航行的火箭可能最终相遇，又可能距离很近但永不相遇，又或者它们走不同的方向而渐行渐远。

 但只有平直的宇宙才一定会让飞船完全地分开。

 科学家们对于如何解决这个特殊的平度问题有一个想法。而且重要的是，他们的想法解决了一些其它问题，也解释了为什么宇宙就是我们看到的样子。

当一个想法解决了许多问题时，科学家们把它上升为理论。这表示我们可能走上了寻找答案的正确道路。

理论上说宇宙肯定很大，大到我们只能窥探到它很小的一部分，这部分看起来很特别而且是平的。就类似于你看到的地球是平的，除非你是漂浮在太空中的宇航员。在那里你看到许多地球外的东西，所以才有可能看到地球怎样弯曲。

我打赌宇宙是无穷的。可能终有一天科学会告诉我们这是不是真的。

当你看到许多地球以外的东西时，地球就不再是平的了。（图片来源： NASA/Reid Wiseman）

关于作者：

Tanya Hill，墨尔本大学的荣誉院士，维多利亚博物馆（天文学）高级管理员

公开声明：

Tanya Hill与任何可能从该文章获益的公司或组织之间没有雇佣、咨询或资金资助关系，而且除了上述学术任命之外不从属于其他相关单位。

本文观点仅代表作者，不代表《科学美国人》。

 （翻译：潘燕婷；审校：么宇辉）

文章来源[The Conversation]：

https://theconversation.com/curious-kids-does-space-go-on-forever-74532