宇宙6大未解之谜,可能人类永远找不到答案
宇宙是如何诞生的
目前科学家广泛接受的是大爆炸理论,该理论认为宇宙起源于一个密度无限大、温度无限高、质量无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,宇宙快速向四周膨胀,物质逐渐聚集形成了恒星、行星和其它天体,最终演化出现在所看到的宇宙。宇宙大爆炸有一定科学依据,如宇宙微波背景辐射,这是一种均匀分布于整个宇宙空间的微弱电磁辐射,其频谱具备热辐射特征,温度均匀,约为2.725K,被视作宇宙大爆炸的余晖,是该理论的关键证据之一;
哈勃定律表明星系退行速度和它们与地球的距离成正比,意味着宇宙在不断膨胀,有力支撑了宇宙大爆炸理论中宇宙从初始状态开始膨胀的观点;元素丰度方面,宇宙中氢、氦以及少量锂等轻元素的相对丰度与宇宙大爆炸理论预测相符,在早期高温高密度的宇宙环境中,通过核合成过程形成了这些元素。不过,该理论依然存在一些谜题,比如奇点是如何产生的,宇宙大爆炸之前是什么样子的,在现有的物理学上,根本不存在无限大或者无限小的物质,宇宙诞生的奥秘可能人类永远都无法解开。
暗物质到底是什么
根据科学家的研究,人类能够看到的宇宙中的物质总质量仅仅占到5%,而剩下质量占到总质量的95%,这些看不到的质量被称为暗物质。1933年,天体物理学家弗里茨·扎维奇观测后发座星系团时发现,星系团内星系的运动速度远超理论预期,仅靠可见物质产生的引力无法维系其结构,这一发现首次揭示了暗物质的存在,星系团中必有大量不可见物质,其质量至少是可见物质的百倍。随后,薇拉·鲁宾在1970年代对仙女座星系旋转曲线的研究进一步证实,星系外围恒星的运动速度远超牛顿引力定律的预测,暗示着巨大质量的暗物质晕包裹着整个星系。虽然现在科学家普遍认为暗物质一定存在宇宙当中,但是多年过去,科学家并没有捕捉到暗物质,而且暗物质在宇宙中到底有什么作用,目前科学家还在积极研究当中,不少科学家猜测,暗物质可能是宇宙中真正主导万物的物质,它能够控制天体的运动,推动宇宙不断膨胀,宇宙中的一切规律都是暗物质在背后操控着。
虫洞真的存在吗
虫洞又称爱因斯坦 - 罗森桥,是一种假设的时空结构,可以被想象成连接宇宙中两个不同地点的捷径通道。按照广义相对论,时空是可以被物质和能量弯曲的,在极端的条件下,比如黑洞周围或者其他具有强大引力场的区域,时空的弯曲程度可能会非常大,从而可能会形成虫洞,当一个质量极大的天体坍缩形成黑洞时,其周围的时空结构会被极度扭曲,理论上就有可能在时空的另一个地方形成一个出口,连接这两个点的通道就是虫洞。
虽然目前还没有直接观测到虫洞存在的证据,但是一些间接的现象引起了科学家们的关注,在一些星系中,科学家发现了一些物质运动和引力分布的异常情况,这些现象用传统的天体物理理论难以解释,所以有一些科学家猜测,它们可能和虫洞有关系。
不过想要证实虫洞的存在还面临着诸多挑战,一方面虫洞可能非常小,甚至在微观尺度上,难以被人类探测到,另一方面,想要维持虫洞稳定需要奇异物质,而这种物质的性质和存在的形式还只是理论上的推测,目前科学家还没有在实验中得到证实。虫洞是一个充满神秘和吸引力的理论概念,它为我们理解宇宙的时空结构和探索宇宙的奥秘提供了新的思路和方向,
四维空间真的存在吗
四维空间是一个在三维空间基础上增加一维的几何概念,通常指纯空间性的第四维度,而非时间维度。不过关于四维空间是否真实存在,目前还没有确凿的证据和定论,这也是困扰科学家的谜题之一。
宇宙的终极命运是什么
科学家提出了3种不同的假说:
大撕裂假说:宇宙中的暗能量最终会强大到撕裂宇宙中存在的一切,使宇宙分崩离析。
大冻结假说:宇宙的熵最终会达到最大值,宇宙中的物质全部转化为了能量,均匀的分布在了宇宙中的每一个角落,宇宙中的温度极度接近绝对零度。
大坍缩假说:宇宙不会无限的膨胀下去,它膨胀到一定程度后会停止膨胀,然后在引力的作用下开始收缩,最终宇宙又回到了大爆炸时的奇点。无论是大撕裂还是大冻结,宇宙的最终命运都是悲惨的,宇宙的出现只有一次,结束了就永远结束了。而大坍缩假说中的宇宙却是充满活力的,上一个宇宙的终点是下一个宇宙的起点,宇宙如同凤凰涅槃一般,在死亡中获得重生,无限循环下去,无始无终。关于宇宙的终极命运究竟如何,人类是不可能亲眼目睹的,所以可能永远不会知道。
宇宙中星系数量之谜
科学家根据哈勃极端深场中的星系数量推算,整个可观测宇宙中大约有2万亿个星系。然而,可观测宇宙只是整个宇宙的一部分。这又不禁让人思考,宇宙始于一个致密炽热的奇点的爆炸这一假说中,宇宙中的这么多星系是怎么塞进这么小的一个点中的呢,而且宇宙究竟有多少星系也难以准确知晓