和孩子一起开脑洞:宇宙的外面是什么样子?
爸爸妈妈们,想象一下,当你被娃拽着衣角问“宇宙的外面是什么?”那一刻,是不是会感觉脑子突然空白?不过别慌,这个连科学家都挠头的终极难题,我们把它变成了小朋友也能津津有味听懂的科普故事。点开下方音频,和娃一起听听我是怎么解释的吧。
宇宙外面是什么样的,你好奇吗?哈哈,这个问题啊,不只你好奇,科学家们也非常非常好奇。
想要知道宇宙外面是什么样子,咱们就得看到比宇宙大爆炸还要早、还要久远的事情才行。可是,宇宙大爆炸那个惊天动地的瞬间,并没有人亲眼见过。我们现在能“看”到的最古老的景象,就是宇宙大爆炸之后大约 38 万年才发出的那道光——也就是我们之前聊过的“宇宙微波背景辐射”。不过呢,科学家们就像是大侦探,虽然没看到案发经过,但还是能通过宇宙微波背景辐射这张“宇宙婴儿照”,再加上粒子对撞机里的实验线索,推测出宇宙大爆炸当时大概是个什么情况。
那么问题来了,既然大爆炸之后的情况能推测,那大爆炸之前的情况呢?是不是科学家们也能继续当侦探,找到蛛丝马迹,推理出真相呢?
很可惜,这恐怕要让大家失望了。科学家也做不到。为什么呢?因为关于宇宙诞生之前的情况,别说蛛丝马迹了,可能连一丁点儿线索都没有留下!你想啊,我们现在知道的所有东西,甚至连时间、空间本身,都是在宇宙大爆炸那一刻才诞生的。那么,在大爆炸之前,根本就没有我们可以用来推理和判断的信息存在。
所以啊,对于“宇宙外面是什么?”或者“宇宙大爆炸之前发生了什么?”这类问题,想要得到一个确凿可靠的答案,这一次,就连最厉害的科学家也束手无策了。
不过呢,虽然没法“证明”,但科学家们可不会停止思考和想象!他们运用已有的知识,大胆地提出了各种关于宇宙之外的猜想。所以,在这个主题展厅的最后,我特意为你准备了几件特别的“展品”——那就是科学家们关于宇宙外面的一些想象。
你可能会嘀咕了:“汪老师,反正都是想象,我也会想象啊!科学家们的想象,跟我的想象,能有啥不一样呢?” 嘿嘿,区别可大啦!科学家们的想象,可不是天马行空的胡思乱想,他们是有依据、有逻辑的。我给你举个例子你就明白了。
你一定听过这个故事吧?“从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事。讲的什么呢?从前有座山,山里有座庙……” 哎呀,这个故事可以一直讲下去,没完没了!
那对于我们的宇宙,你有没有过类似的想象呢?你看,我们的身体是由一个一个微小的细胞组成的,对吧?细胞呢,又是由更小的分子、原子组成的。那原子是什么样的?它的中间是原子核,外面有电子绕着原子核转。这就很像是我们的太阳系,中间是太阳,外面有行星绕着转。
那么,会不会是这样一种情况:我们的太阳系,其实只是一个更大的宇宙里的一个小小“原子”?我们宇宙里的无数星系,就像是无数个不同的“原子”?这些“原子”在更大的尺度上组成了“细胞”,“细胞”又组成了“巨人”,“巨人”又生活在一个超级巨大的“星系”里,而这个“星系”又是更更大宇宙里的一个“原子”…… 这样想下去,整个宇宙不就成了一个一层套一层的巨大俄罗斯套娃了吗?宇宙的外面,还是一个跟我们差不多的宇宙,只不过个头儿更大!
不知道你有没有这样想过,反正我小时候就特别喜欢这么琢磨。那么,这种“套娃宇宙”的想象,算不算合理呢?嗯……它抓住了一些相似性,有点意思。但是,如果让科学家来思考这个问题,他们能想到更巧妙、也更符合现有物理规律的“套娃”模型。
你看,我们刚才那个想象,是基于原子和太阳系长得像。但实际上,原子和太阳系差别还是挺大的。把原子类比成微缩太阳系,主要是为了方便我们理解,是一种简化模型。
那科学家们想到的更合理的“套娃”是什么呢?他们抓住了一个更本质的相似点。
我们之前就一直在讲,对于咱们这个宇宙里面的事情,只要努力,总能找到办法去了解。但是,对于宇宙外面的事情,我们就束手无策了,好像有堵看不见的墙拦着我们。宇宙里的任何东西,似乎都无法跑到宇宙外面去。
诶?等等!宇宙里有没有什么东西,也是“只进不出”的呢?
你想到了吗?对啦!就是黑洞!黑洞是我们宇宙里最特殊的天体之一。它的引力超级强大,强大到连光——这个全宇宙跑得最快的东西——一旦掉进去,也休想逃出来!
你看,物质掉进黑洞就出不来,这跟我们无法了解宇宙外面的情况,是不是有点像?于是,就有科学家大胆猜想:会不会……我们的整个宇宙,其实就是一个更大宇宙里的一个超级巨大的黑洞?我们都生活在这个“黑洞宇宙”的内部,所以根本出不去?而我们宇宙里那些普通的黑洞呢,它们会不会本身就是一个个更小宇宙的入口呢?
专辑介绍
少年,你好!我是馆长汪诘,欢迎踏入这座专属于你的好奇心殿堂!在这座博物馆里,我将带你用一整年的时间,穿越「宇宙馆」「自然生命馆」「人类文明馆」「科学技术馆」这四大主题场馆,跨越 138 亿年,感受一场从星尘到文明的科学大冒险!
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