惊人的旅程：从可观测宇宙到微观原子，两者竟然如此相似

发布者：静虚散人 2023-10-30 20:35

1990年2月14日，旅行者一号在距离地球64亿公里远的地方拍下了太阳系全家福，其中一张照片刚好把地球摄于镜内。

很难想象图中的暗淡蓝点就是人类唯一的家园，地球仅占了整张照片的0.12个像素，然而此时的旅行者一号连太阳系都还没有飞出，地球就在太空的背景中显得如此渺小。

越是深入对宇宙的了解，我们就越感到绝望，因为我们深知人类的存在是多么微不足道，那么对于整个宇宙的探索，人类什么时候才能抵达终点？

它是有限的，还是无界的？

每当问到宇宙有多大时，有人会说宇宙是无限大的。这似乎并不符合人类的逻辑，因为世间万物在人类的认知里都有始有终。事实上当我们顺着光向前追溯时，的确标记出了所谓的宇宙边界，它的直径是930亿光年左右。

但这个所谓的边界只能称为“人类的视野边界”，即人类能够观测到的最远的地方，并不是真实的宇宙边界。就像古人站在地面上向远处看，会认为地面和天边的交界是大地的边界，于是就得出了天圆地方的结论。

实际上那只是人类的目光所及罢了。

2018年，《新科学家杂志》发布了一篇意大利科学家的最新研究成果：一个巨大的超星系团，它打破了以往超星系团寿命和质量的记录，将研究成果刊登在国内时，不少媒体把它翻译成了宇宙墙，甚至说它就是宇宙的边界。

这种说法显然是错误的。早在上世纪八十年代，科学家就发现了在宇宙中有一些非常大的宇宙结构，它们的范围能够达到数十亿光年，例如史隆长城和拉尼亚凯亚超星系团。因其巨大的跨度，有些人将这些宇宙结构戏称为“great wall”。

事实上，大部分科学家都认为宇宙是有边无界的。科学家建立了几种可能的宇宙几何模型，其中有呈开放式的马鞍面型，也有呈闭合状的甜甜圈形状，假如宇宙像一个马鞍面，那么我们从地球出现，一直向前走，总有一天我们会再回到地球。

所以在这种情况下探寻宇宙的边界，就如同寻找地球的边界一样毫无意义，不过我们能够放大可观测宇宙的图像，看看能够其中发现什么。

现在这张照片，是10亿光年下的宇宙。虽然和可观测的930亿光年直径比起来还是太小了，但我们能在这里捕捉到一些清晰的图像，在这个尺度下，宇宙似乎不像我们平时从哈勃望远镜中看到的那样璀璨而拥挤。

要从这张照片中看出星点的特征显然是有些困难的，于是锁定星点最密集的地方，把图像放大到1亿光年的位置，在这里原本就密集的区域变得更为密集了，而周围黑暗的地方则浮现出了更多的星光。

不过显然在以亿光年为单位时，距离还是太远了，所以我们进一步放大图片，在1000万光年的位置观察。这时星点的数量少了很多，但它们的大小有了明显的变化，可以看到个别明亮且较大的光点。需要注意的是，这些光点并不是某颗恒星，而是一个个庞大的星系。

再继续拉近距离，在1000光年的距离下，图中的星点变得密集起来，有些拥挤的簇拥在一起。当我们继续放大到10000亿公里时，就能看到我们所处的太阳系了，10亿公里时我们看到了地球所处的轨道，定格在10万公里时，地球的全貌赫然出现在眼前。

我们并不止步于此，继续放大穿过云层，直至锁定到一个人，深入他的皮肤纹路，直达微观世界。我们看到了人体中的血管，细胞和DNA。

当我们来到1皮米的世界时，令人细思极恐的事出现了，此时的图像与10亿光年之外的图像相似度极高，假如不做标注，我们很容易把两张图混淆，似乎宏观世界和微观结构，都是出于同一套系统。

其实早在上世纪，科学家就发现了极大和极小之间的惊人共性，并提出了分形理论来解释它。

分形理论认为，客观事物具有相似的层次结构，例如拉尼亚凯亚超星系团的模样，和地球的河流以及人体的血管有高度相似性，以此类推星团和星系到天体，本质上都按相同的物理规律分布。

加利福尼亚大学的一个研究小组曾利于超级计算机模拟出了宇宙，加入其它计算后，它们发现宇宙中有一个描述大尺度时空结构因果关系的曲线图，和幂函数曲线有异曲同工之处，更令人惊讶的是，这个幂函数曲线和人类的神经网络有学者高度的相似性。

当我们带着这样的认知去观察宇宙和生活，就能发现更多类似的例子。这时宇宙的边界已经不再重要，重要的是宇宙的本质似乎又微妙了一些。