宇宙在膨胀，说明外面还有空间，那外面是什么？

发布者：熊猫木木 2023-5-16 16:22

哈勃体积也称为可观测宇宙，是一个以观测者作为中心的球体空间，小得足以让观测者观测到该范围内的物体，也就是说物体发出的光有足够时间到达观测者。

我们常说的宇宙直径为920亿光年，说的是可观测宇宙的大小，意思就是我们在理论上可以看到这个范围内的星系、星系团等一系列物质的结构。那么460亿光年外看不到的区域依然是我们的宇宙，为不可观测宇宙。那么在我们的宇宙之外（可观测和不可观测）可能还存在着互相没有任何关联、没有因果关系的多元宇宙，这是暴胀理论提出的预测，也就说在宇宙之外确实还存在着宇宙。不过目前并没有得到证实。

所以问题是，年龄138亿年的宇宙为何有920亿光年这么大？为什么可观测半径外的宇宙我们看不到？我们宇宙之外的宇宙，也就是多元宇宙是怎么来的？回答这些问题，相信可以解决你很多的疑问。

多元宇宙，宇宙之外的宇宙

大爆炸理论提出以后，为我们解决了宇宙中现存物质结构的起源和发展过程，但同时也为我们提出了新的问题，大爆炸所谓的“奇点”，也就是那个炙热、稠密、充满物质粒子和高能辐射的状态是怎么来的？这就是摆在宇宙学家面前的大问题，大爆炸理论并没有告诉我们最初的状态是怎么来，因此我们认为大爆炸理论并不完善，当然还包括其他的一些问题：

微波辐射的温度（也就是密度）涨落是怎么来的？这是一切物质结构的基础，或称为种子。空间各项同性的问题（大尺度上看，宇宙物质分布又几乎是均匀的），几十、甚至数百光年外的宇宙，它们相距那么遥远并没有发生过信息交换，那么空间的温度为何是一致的？也就是从微波背景辐射上看，空间各处的平均温度为2.725K。空间为何如此平坦？也就是说我们的可观测宇宙和零曲率几乎无法区分。

以上的问题都是大爆炸理论无法解决的，但大爆炸理论在其他方面的成功让人无法怀疑其是错误的，于是科学家就寻思着，大爆炸理论肯定不完善，是不是在大爆炸之前还存在着某种未知的状态。

1980年，美国的科学家阿兰·古斯就提出了暴胀理论，其发生在大爆炸之前，也就是说宇宙并不是直接从大爆炸开始的，在这之前空间中没有任何物质和辐射，只存在充满空间的真空能量。真空能量的量子场波动导致了空间各处在不同的点呈现出指数膨胀，就类似于与你正在煤气灶上熬一锅浓汤，汤里会在各处不同的点冒泡。

每个暴涨的区域在未来就形成了独立、并没有任何联系的多个宇宙。这就是暴涨理论对多元宇宙的猜想，其也无法证实。这就说明在我们的宇宙之外，还有其他的宇宙，也就是说在宇宙在外还有空间。我们的宇宙与其他的宇宙一起漂浮在更大的母宇宙中。

那么在我们的宇宙中为何会存在可观测和不可观测之分呢？

在单个暴涨的泡泡里，其中就有一个是我们的宇宙，真空能量使得空间呈指数膨胀，空间迅速被拉伸，不管之间的宇宙是什么形状，在暴涨结束后，都会被拉扯到与平坦的空间没有分别。就像上图中a到d的过程。

真空中的能量波动也会随着空间的膨胀被迅速拉伸到我们宇宙的任何区域，这些微小的能量波动在暴涨结束后，一小部分真空能量就衰变到了物质中，称为宇宙在加热，产生了热大爆炸的初始状态，能量的微小波动也会为日后的物质结构提供了密度轻微的不均匀，而微波辐射的密度涨落也来之于此。

真空能量中更大一部分能量将被封存在真空中，也就是我们现在说的暗能量。

首先要清楚的是，在宇宙诞生到现在，或者是到未来，都一直在膨胀，从来没有停歇过，并且宇宙的膨胀速度也远远超过了光速。宇宙在经历了再加热阶段以后，大爆炸开始，并经历了一系列的粒子与粒子的高能撞击，也创造出了我们今天所知或未知的所有基本粒子。但知道大爆炸的38万年后，随着宇宙的膨胀冷却，中性原子才得以形成。

但这时宇宙中并没有任何恒星、星系，这些发光的物质结构是在宇宙诞生后的5千万到1亿年间形成，可想而知等恒星形成光开始向我们奔来的时候，宇宙已经膨胀到没有边际了。

一些离我们较近的星系的光，可以再短时间内到达我们地球，一些离我们较远的星系的光就要花费更长的时间，也就是说离我们越远，花的时间越长，毕竟光速是有限制的。如果宇宙一处在减速膨胀的状态，那么这些星系就算距离再远，总有一天他们的光都会达到地球的，也就说我们的可观测范围是不停的再扩张，未来将能看到更多星系。