「天文在线」5个奇妙的宇宙学问题，让你脑洞大开天文|暗能量|空间维度|宇宙膨

问1.我一直好奇是否有多个宇宙存在？如果有，那么我们宇宙的膨胀与这些宇宙的坍塌（一个或是多个宇宙的坍塌）是否有关？

答：是否有其他宇宙的存在，这是一个开放性的问题。如果有的话，这些宇宙中有些什么。大约在一年前，马斯克泰格马克在美国科学杂志发表了一篇文章谈及如果宇宙是无限的，会发生什么？他考虑了几种不同的类型，和我们有一样物理定律的宇宙，和我们有不一样规律的宇宙。

这种思考会引出一些奇怪的结论，比如说，如果有无限多个宇宙，且这些宇宙和我们的宇宙有一模一样的规律，那么是否会有一些别的宇宙，有一些和你一模一样的人，和你过着一模一样的生活。现在你也不用太把它当回事，虽然有这些猜测，但是我们也没有办法去验证。

当人们开始思考是什么引起了大爆炸，想法就变得更离奇了，一种观点认为，实际上还存在另外一个空间维度，在这个维度里有四维的薄膜在到处移动。这个观点认为这些薄膜中的两个互相碰撞产生了大爆炸。因此，如果你的观点有说服力，人们就顺着你的观点思考！

问2.有证据表明，存在不止三个维度，但是，我的问题是：如果真的有另外的维度存在，我们怎么去探测它？我相信数学是研究的基础，但是我仍然想知道，您是否能给我一个让我从精神上能接受的解释。这也将帮助我理解其他几个宇宙问题。

答：由于诸多理论的原因，许多人相信，如果存在其他的维度，那么重力将是从一个维度到另一个维度的唯一推动力。因此，你不会看到某一物体跨越维度，但是在很小的尺度上，你会感受到他们的引力。

如果是上面的那种情况，那么你提到的数学理论可作如下解释：牛顿引力定律表明，物体之间的引力与物体之间距离的平方成反比。事实证明，这源于我们拥有空间维度的数量；就像光的强度与距离的平方成反比（因为球的面积随着距离的平方在增加），引力强度的减弱也是这样。现在假设你在四维空间而不是三维空间，那么以此类推，你受到的引力将与距离的立方成反比。

怎样测量这些？理论表明，人类在我们熟悉的三个维度的各个维度上都有很长远的研究发展，但是在第四个维度的研究发展就比较有限了。因此，为了明白平方反比定律中引力与距离的关系，你必须测量距离极度小的两个物体之间的引力。这个事情已经有人做过了，结果在距离小到0.0001米以后，引力不再随距离有任何变化。尽管如此，人们还在继续探索。

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问3.我想知道为什么你认为宇宙一直在膨胀，大爆炸是否比我们认为的要的大得多，有没有一些我们现在没发现且解释不了的物质在拉扯着宇宙使其膨胀。

答：如果你观察过任何一个星系，就会确信宇宙确实在膨胀，你会发现它正在远离我们。事实上，在任何星系的任何人中都会发现同样的事情。唯一的解释是宇宙在膨胀。也就是说，随着时间的推移，星系之间的距离会原来越远。因此，我们眼睛所见范围的宇宙确实在膨胀。

问4.什么是暗能量？它是单一的力量？还是根本就很难将它按照现在的规则归类？

答：暗能量的本质到现在仍然是一个谜。暗能量的概念是在1998年为了解释观察到宇宙正在加速膨胀这一事实的时候引入的。超新星观察结果表明生存了140亿年的宇宙在过去70亿年的时候已经开始加速膨胀。暗能量产生的斥力可能是宇宙加速膨胀的原因。

请注意，科学家不是一群不负责任的人，他们只是给他们不知道的东西起了一个新名字。通过将一种称为“暗能量”的新形式能量以数学形式纳入大爆炸理论中，使得当前所观察到的所有数据都能很好地吻合。就像当时牛顿发展了引力理论一样，人们说“什么是引力？” 。但是牛顿的理论可以同时解释苹果掉到地上和月亮围绕地球旋转。然后人类发明了火箭，牛顿的理论也正确地预言了火箭的运行轨迹。暗能量是一个非常超前的，可能是革命性的概念。