03.07 如果有一個光速10億倍的超級飛船朝宇宙一個方向飛行,會不會到達宇宙邊界?

徐渡天


關於宇宙來源目前的主流觀點就是“宇宙大爆炸”理論,宇宙誕生於138.2億年前的奇點大爆炸,那麼嬰兒時期的宇宙必然是有限的。

經過了漫長時間的減速膨脹,到現在的加速膨脹,宇宙膨脹的速度早都已經超過了光速。愛因斯坦關於光速有過如下定義:有靜止質量的物體達不到光速;信息的傳遞速度不能超光速。所以目前對於我們來說宇宙就是無限的,即使宇宙是閉合的也永遠回不到起點。


但是根據本問題的設定,飛船已經達到了光速的10億倍,那我在這裡只能給個曲率驅動的設定了。根據廣義相對論我們知道時空是可以被彎曲的,那麼意味著宇宙可以是有形狀的。科學家根據宇宙總質能密度和臨界密度做對比,可以得出三種宇宙形狀:閉合、平坦、開放的。

閉合的宇宙模型指得是宇宙總質能密度大於臨界密度,這意味著宇宙的總質量加上總能量可以使宇宙總的時空彎曲成球形,如果是這種情況那麼10億倍光速飛船朝一個方向飛行,最終也到不了宇宙邊界只會飛回起點。

如果宇宙是平坦的或者是開放的,這意味著只要速度大於宇宙膨脹速度,那麼最終可能就會到達宇宙邊緣。至於宇宙邊緣之外是什麼,目前的理論解釋不了。現在可觀測宇宙直徑大約930億光年,而不可觀測的宇宙直徑科學家預計至少23萬億光年,這大約就是宇宙從奇點開始138.2億年膨脹的範圍。

目前天文學家更傾向於宇宙是平坦的,這意味著只要速度足夠大就可能飛到宇宙邊緣。至於你問到宇宙之外是什麼?人類的理論基礎就回答不了這個問題,因為目前所有的理論都是建立在不存在奇點之外的空間和奇點之前的時間之上。



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