作为摄影测量与遥感的从业人员,一直都在遥感着我们这颗蓝色的星球,对于网上偶尔发布的月球和火星的遥感,也有很浓厚的兴趣。还自然而然的想到这宇宙怎么来遥感,因此对于宇宙的结构也有浓厚的兴趣,然而“大象无形”,这宇宙的结构是最难想象的问题,也是最具挑战性的问题,还是最终极的问题。可套用伟人的诗词:宇宙如此多娇,引无数英雄竞折腰!
地球遥感影像
月地遥感影像
神秘刺激的思维之旅,一个困扰人类许久的问题,太空迷脑中的终极问题之一,宇宙之外是什么呢?宇宙有边缘吗?如果有,边缘之外究竟是什么?现阶段科学家普遍认为宇宙之外的9种可能性:多重宇宙;无限宇宙;高维度宇宙;黑洞宇宙;虚无宇宙;虚拟宇宙;俄罗斯套娃宇宙;循环宇宙;平行宇宙。其中前七中主要从宇宙的空间结构上来猜测的,第八种的循环宇宙主要从时间方面来解构,第九种则是兼顾了空间维度和时间纪元。
第一种可能:多重宇宙。宇宙已经广袤无垠、超乎想象了,但有一种理论认为:这可能只是众多宇宙中的一个,我们身处的宇宙只像大海里的一滴水,是在一个更为宏大的空间里诞生的泡泡宇宙。这个宏大空间中还有无数个其它宇宙,它们就像一群独特的兄弟姐妹,各自有着不同的特性,每个宇宙都由不同的自然常数主宰,这导致各个宇宙间的千差万别。在那些宇宙里,生命的进化更是遵循着和我们完全不同的规则,存在着一些我们闻所未闻,无法理解的物质和能量形态,使得它们的物理世界与我们的截然不同,而且这些宇宙的数量多到超乎想象。我们平时觉得很大的数字百万亿、千万亿和实际宇宙的数量相比微不足道,这一可能性真的会让我们深深感受到自身的渺小,也不知在遥远的未来,人类科技是否能发展到足够强大,制造出能够探索这些神秘宇宙邻居的飞船装备。
宇宙遥感影像
宇宙遥感影像
第二种可能:无限宇宙。我们的宇宙有没有可能是无限的呢?目前,我们能观测到的宇宙直径是930亿光年,这已经是一个大到让人想象力死机的数字了,然而有些科学家推测,宇宙实际的大小,可能是可观测宇宙的250倍,那意味着,宇宙直径可就至少有7万亿光年了,如果这个推测是正确的,那么我们现在看到的宇宙,仅仅只是整个宇宙冰山的一角,只占了5%而已,如果这个理论是真实的,那是不是说明在大爆炸之前,宇宙就已经存在了漫长的岁月,又或者宇宙之所以给我们一种无限的感觉,是因为它的形状,有些研究人员提出假说,宇宙可能只是一个封闭的超球体形状,这就好比我们在地球表面行走,只要一直朝着一个方向前行,最终总会回到出发的地方。
宇宙遥感影像
宇宙遥感影像
第三种可能:高维度宇宙。在我们的日常生活中,三维空间和一维时间的概念就像常识一样,大家都习以为常了,但是弦理论却告诉我们,宇宙可能比我们看到的要复杂得多,弦理论认为:宇宙可能存在多达11个维度,大家可能会问了,为什么我们从来没有感觉到这些高出的维度呢?那是因为他们的性质太特殊了,这些额外的维度可能蜷缩得极其微小,小到我们根本无法察觉,它们存在于极其微观的尺度上,就像隐藏在幕后的神秘力量,完全超出了我们日常的感知范围,我们的宇宙也可能像一张薄薄的纸,漂浮在一个更高维度的空间里,那我们要怎么去理解,甚至进入这些神秘的高维空间呢?有些科学家推测,这个关键所在就是黑洞,在未来通过研究黑洞,那些超出理解的物理规律和行为,希望我们能真正了解其本质,揭开高维宇宙的真实面貌。
黑洞遥感影像
第四种可能:黑洞宇宙。黑洞一直是科学界和天文爱好者眼中的明星产品,有着无尽的魅力和谜团。黑洞的核心难题之一,就是那个让人头疼的黑洞信息矛盾,当物质掉进黑洞后,它所携带的信息到底去哪了?难道就这么消失了?这不是公然违背量子力学的定律吗?但有些理论提出了不同的看法,认为这些信息并没有真正消失,而是可能被印在了黑洞的事件视界上,甚至可能被转移到了一个全新的宇宙中,而且黑洞的作用可能不止于此,它还有可能充当虫洞,那虫洞是什么呢?
简单来说,就是理论上连接宇宙中遥远两个点的时空捷径,一条神秘的时空隧道,甚至有可能是连接不同宇宙的桥梁。这背后的原理可能和白洞有关,白洞可以理解为是黑洞理论的对立面,它是时空区域中一个很奇特的地方,物质和光可以从里面跑出来,但外面的任何东西却进不去,有一个非常有意思的推测是,黑洞的出口也许就是一个白洞,它就像一个超级传送门,把黑洞吞噬的所有物质和能量都传送到一个不同宇宙或者维度中,那想象一下,一切物质从黑洞传送到白洞而出,诞生的新宇宙会是什么样呢?
第五种可能:虚无宇宙。如果宇宙边缘之外什么都没有,那会是什么样的景象呢?其实虚无这个概念真的很难理解,因为我们周围都是实实在在的物质,能量粒子,但是在宇宙的边缘之外,有没有可能真的是空荡荡一片,没有我们所熟悉的恒星、星系、暗物质,也没有能量,只有无尽的空虚,不过这个想法在物理学上也面临一个挑战,因为在物理学中,我们要怎么去定义和理解虚无呢?
就拿太空的真空来说,它看起来是空的,但其实里面充满了虚粒子,这些虚粒子一会出现,一会消失,但是在宇宙之外,可能真的是一个连虚粒子都不存在的地方,如果太空之外真的是一无所有,那我们的宇宙可就太特别了,也就是说,它就像是在一个无限的但并不存在的海中的一座有限存在的孤岛。这也意味着我们的宇宙可能不是多重宇宙中的一个普通泡泡,不是大海里的一滴水,而是真正独一无二的存在。此外,虚无概念还会引发很多哲学问题,比如:为什么我们的宇宙会存在呢?为什么宇宙是有而不是无呢?
第六种可能:虚拟宇宙。我们生活的宇宙,可能只是一个超级复杂的虚拟现实呢?这个想法在过去几十年一直备受关注,也引发了很多争议。如果我们接受了这个大胆的想法,那就不得不思考,虚拟之外的真实世界到底是什么样子的呢?在我们的世界之外,也许存在一个更高层次的现实,这个现实遵循着一套完全独特的规则,和我们所熟知的物理和自然定律完全不同,有一种比我们先进无数倍的物种,它们的寿命长得超乎想象,对于它们来说,运行像我们这样的虚拟现实,就像我们玩游戏一样简单平常,而且,这个物种可能创造了无数个虚拟宇宙,每个世界都有自己独特的参数、历史和结果,我们会不会是某个宏大实验的试验品呢?
是一种教育工具,用来帮助这些高级生物了解另一种存在的可能,又或者只是他们一种单纯的娱乐形式,像我们沉浸在电子游戏或者电影一样,让这些高等生物体验各种各样的生活、挑战和故事。但是到这里还有一个更辩证的转折,如果创造我们虚拟宇宙的那些存在本身也是生活在另外一个更更高级别文明的模拟之中呢?或许他们根本不知道自己的现实也是被创造出来的。
第七种可能:俄罗斯套娃宇宙。这可能也是让人感到最谦卑和敬畏的一个推测,那就是存在一个比我们能想象到的还要大无数倍的更大的结构,我们的宇宙只是其中的一部分,就像一个小小的原子那样微不足道,每一个宇宙就像俄罗斯套娃一样,嵌套在另外一个宇宙的外边,这是一个无限向外延伸的空间,那这种情况该怎么办呢?如果我们刚才假设的多元宇宙每一个都是这样无限的嵌套下去,这样的系统,它会是如此的宏大和无法想象,这会让我们对存在的理解受到前所未有的挑战。在我们的多重宇宙,甚至我们自己的宇宙之外,自然规律可能像量子力学一样让我们感到困惑和陌生,在那些宇宙中,存在着和我们完全不同的数学常数,那也就代表着完全不同的数学和逻辑结构,又或者那些宇宙中只是一片纯粹的能量海洋。
第八种可能:循环宇宙。在我们的宇宙之外,可能会有一个之前存在宇宙留下的痕迹,这个想法引出一个很有趣的概念,宇宙考古学。就像地球上的考古学家,通过挖掘古代遗迹来还原过去文明一样,也许有一天我们能够在宇宙中搜寻到那已经消失的古老宇宙的化石,这些化石或者遗迹会让我们了解那些曾经主宰过祖先宇宙的条件、性质甚至独特的物理特性,深入到理论领域,有一种基于弦理论的概念叫做膜宇宙,它认为我们的宇宙就像是一个漂浮在高维空间中的三维膜,这些膜又大又广阔。
偶尔可能会发生碰撞,这种巨大的碰撞会引发新的大爆炸,从而诞生新的宇宙,那些过去碰撞的证据可能就隐藏在我们目前观测能力之外的地方,等待我们去发现。此外,长期困扰科学家的暗物质和暗能量,这种神秘现象说不定能在这些“去世宇宙”的遗迹中找到答案,有没有可能,暗物质暗能量实际上是来自祖先宇宙的残留物呢?宇宙也有可能是这样一次又一次的周而复始的循环。
第九种可能:平行宇宙。近年来,量子力学的多世界平行宇宙解释成为了一个非常热门的理论,这个理论认为:每一个单独量子事件的发生,会像魔法一样产生无数个平行宇宙,每个平行宇宙都代表着这个事件的不同结果。简单来说,就是我们现实中的每一个决定,遇到的每一个机会,每一种可能都会在另一个宇宙中同时发生。在那里,我们历史和未来的每一种可能性,每一个版本都真实存在着,想象一下,在某个平行宇宙中,你可能做出了完全不同的选择,过上了截然不同的生活,
也许在一个平行地球上,恐龙还在自由自在的漫步,或者你选择了另一条人生道路,经历了一系列全新的事情,得到了完全不同的结果。这个概念,真的挑战了我们对时间的传统理解,如果每一个时刻,都会有无数的平行宇宙诞生,那时间的线性流动只是一种错觉,在整个多重宇宙的大框架下,时间只是我们有限感知的一种产物,所有的时刻其实都同时存在,存在于一个巨大无比的宇宙网络中。
在人类的发展进程中,对宇宙的探索从未停止,然而尽管取得了一些成就,但我们距离理解宇宙的真相仍然相差甚远,在探索的过程中,每一个新的发现,往往伴随的是更多疑问的产生。最让人类感到自身渺小和绝望的可能性是:无论宇宙之外存在着什么,可能直到我们人类文明走到尽头,都难以窥探到任何真相!
从测量的角度看,要测量宇宙,就得明白宇宙的结构,然后建立相应的坐标系,再用测量的技术手段一点一点地标在坐标系中。从哲学的角度看,宇宙的结构只有一种可能,可能是以上9种结构中的一种,也可能是几种的结合。因为宇宙太宏大,人类太渺小,所以现在很难想象,正像我们的先人想象地球的结构一样,那能想到它竟然是一个球!所以想象出了很多种“神话”!哪一天有了新的技术手段,可能宇宙的形状也就一目了然了!
在武汉上学的时候,因为学习的是摄影测量专业,要思考一些空间与时间的问题,思考着思考着就成了挥不去的阴影,在昆明工作30年了还一直在思考,孔子曰:学而不思则罔,思而不学则殆,对于时空的思考,我是既罔又殆。时间与空间的问题看似最普通、最常见的,细思则是最深奥,最让人罔殆的。这些年来,我思考有这样的观点:
空间是空物质,时间是空能量,空间是物质的“容器”,时间是能量的“容器”。空间是实在的,有体积单位。时间是概念的,以能量耗费的形式来体现。空间到底有多大?时间到底有多长?它们的边界在哪儿?要怎么测量它们?总之就是宇宙之外是什么?
在武汉上学时拍的黄鹤楼
在昆明工作时拍的大观楼
这些也都是让人很殆罔的话语,因此站在昆明滇池畔的大观楼旁,我还仿《黄鹤楼》作了《大观楼》:
今我来思大观论,
缘滇矗立大观楼。
大观一思人殆罔,
星汉灿烂空悠悠。
空间历历犹可见,
时间渺渺无抓手。
时空边界何处是,
浩瀚宇宙使人愁。
注:以上的主要观点和一些图片来源网络。