深夜仰望星空時(shí)，你可能和我一樣想過：那些星星之外還有什么？這個(gè)難題在科幻作品《破天全球》里被具象化為”宇宙邊界”的概念。現(xiàn)實(shí)中科學(xué)家們用望遠(yuǎn)鏡和數(shù)學(xué)模型尋找答案的模樣，倒真像小說里那些試圖突破全球邊緣的探險(xiǎn)家。

看得見的邊界墻

我們常說的“可觀測(cè)宇宙”半徑約465億光年，這個(gè)數(shù)字比地球年齡大3倍有余。就像站在大海中的孤島，我們能看到的光都來自這個(gè)球形區(qū)域內(nèi)的天體。2013年普朗克衛(wèi)星繪制的宇宙微波背景輻射圖，定格了宇宙38萬歲時(shí)的”嬰兒照”，這張布滿斑點(diǎn)的高清照片至今仍是研究早期宇宙的重要依據(jù)。

宇宙膨脹的惡作劇

有個(gè)反常識(shí)的現(xiàn)象：離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系退行速度越快。這就像烤蛋糕時(shí)嵌在面糊里的葡萄干，隨著蛋糕膨脹，相鄰葡萄干分開的速度，遠(yuǎn)不如邊緣處的葡萄干分離得快。按照這個(gè)速度計(jì)算，現(xiàn)在距離我們180億光年外的星系，其發(fā)出的光將永遠(yuǎn)追不上宇宙膨脹的速度。

• 關(guān)鍵證據(jù)：Ia型超新星的亮度變化
• 測(cè)量工具：多普勒效應(yīng)與光譜分析
• 驚人重點(diǎn)拎出來說：宇宙在加速膨脹

學(xué)說物理學(xué)的狂想曲

當(dāng)觀測(cè)手段遇到瓶頸時(shí)，數(shù)學(xué)家們?cè)诓莞寮埳厦枥L的宇宙圖景開始變得天馬行空。霍金小編認(rèn)為‘時(shí)刻簡(jiǎn)史’里面提出的無邊界條件說認(rèn)為，宇宙就像地球表面，沿著任何路線前進(jìn)最終都會(huì)回到原點(diǎn)——只不過是在四維時(shí)空里。

更激進(jìn)的多重宇宙學(xué)說則認(rèn)為，我們的宇宙可能像肥皂泡一樣漂浮在更高維度的空間里。2017年南極BICEP2望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的引力波偏振信號(hào)，曾短暫點(diǎn)燃了驗(yàn)證暴脹學(xué)說的希望，可惜后來被證實(shí)是星際塵埃開的玩笑。

實(shí)驗(yàn)室里的微型宇宙

日內(nèi)瓦的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)里，鉛原子核以99.999999%光速相撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫度高達(dá)5萬億攝氏度的夸克-膠子等離子體。這種極端條件模擬了宇宙大爆炸后百萬分其中一個(gè)秒內(nèi)的情形，就像在顯微鏡下觀察宇宙嬰兒期的模樣。

• 2015年發(fā)現(xiàn)五夸克粒子
• 2023年首次觀測(cè)到光子分裂現(xiàn)象
• 規(guī)劃中的未來環(huán)形對(duì)撞機(jī)（FCC）周長(zhǎng)將達(dá)100公里

突破維度的可能性

弦學(xué)說預(yù)言的額外維度如果存在，可能就藏在比質(zhì)子還小千萬億倍的空間褶皺里。這讓人想起《平面國》里二維生物無法領(lǐng)會(huì)高度的窘境——或許我們也是被困在三維全球里的”平面生物”，對(duì)更高維度的宇宙邊界視而不見。

2019年事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的首張黑洞照片，在證實(shí)愛因斯坦預(yù)言的也帶來新困惑：落入黑洞的信息到底去了哪里？有學(xué)者猜測(cè)這些信息可能通過蟲洞傳遞到其他宇宙，就像《破天全球》里描述的平行全球通道。

晨霧中的蜘蛛網(wǎng)掛著露珠，每顆水珠都映出完整的天空——這或許就是多重宇宙的誠實(shí)圖景。當(dāng)詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)比預(yù)期更早形成的巨型星系時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型不得不打上新的補(bǔ)丁。正如小說主人公在邊界處發(fā)現(xiàn)新全球的入口，科學(xué)家們也在異常數(shù)據(jù)里尋找著突破現(xiàn)有認(rèn)知的線索。