我們在宇宙中是孤獨的嗎？ 宇宙是無限的嗎？ 讓我們看看宇宙中最重要的奧秘，至少目前科學還沒有得到明確的答案。
自古以來，太空就讓人類著迷。 天空中充滿了恆星、行星、彗星和其他現象，引起我們的好奇和欽佩。 我們還對我們的起源和存在之謎、黑洞和暗物質感興趣。 與此同時，宇宙隱藏著許多我們無法解答的奧秘。 我建議了解其中一些奧秘。
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我們在宇宙中是孤獨的嗎？
這是人類生存最古老、最根本的問題之一。 地球之外還有生命嗎？ 這些生命形式是否有智慧，我們可以與它們交流嗎？ 生命在我們的星球之外是什麼樣子？它是如何發展的？ 遇到其他文明的機會有多大？ 儘管有各種假設和研究項目，但我們沒有這些問題的答案。 例如，根據德雷克方程，科學家們正試圖確定我們銀河系中潛在文明的數量，以及 SETI 計劃 （搜尋外星智慧生命）搜尋來自太空的無線電信號。 然而到目前為止，我們還沒有發現地球以外存在生命的證據。 儘管這可能意味著它非常罕見或很難被發現。
支持宇宙中生命存在的論據之一是其巨大的規模和多樣性。 根據目前的估計，我們的星系大約包含100億顆恆星，而我們目前可以觀測到的整個宇宙大約有100億個星系。 科學家預測，銀河系中至少有 10 億顆行星與地球大小相同，並且位於其恆星的宜居帶內。 即，在允許水以液態存在於表面的距離處。 其中一些行星的條件可能與我們相似，或者可能完全不同，但仍然有利於生命存在。 外星生命也有可能能夠承受對我們不友好或與地球完全不同的條件。
宇宙中存在生命的另一個論點是其非凡的適應和進化能力。 科學家認為，生命大約在 3,5 億年前出現在地球上，從那時起，生命以驚人的方式進化，創造了數百萬種各種形狀、大小和能力的植物和動物。 地球上的生命經歷了許多災難和氣候變化，並適應了新的條件。 即使現在，在溫泉、深海盆地或北極冰川等極端環境中，這種情況也正在發生。 如果地球上的生命如此靈活和有彈性，為什麼其他地方的生命就不能如此呢？
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大爆炸之前發生了什麼？
根據目前占主導地位的宇宙學理論，宇宙是在大約 14 億年前由大爆炸形成的。 那是所有物質和能量都集中在一個密度和溫度無限小的無限小點的時刻。 由於爆炸，宇宙開始快速膨脹和冷卻，這種情況一直持續到今天。 但大爆炸之前發生了什麼？ 是否存在另一個宇宙？ 大爆炸是一個獨特的事件還是一個週期的一部分？ 我們沒有這些問題的答案，因為經典物理學無法描述大爆炸之前宇宙的狀態。 然而，有多種基於量子理論的假設。
其中之一就是所謂的初始奇點假設。 它假設大爆炸之前什麼都沒有——沒有時間，沒有空間，沒有物質。 這一切都是在一個零尺寸、無限密度的點爆炸的瞬間形成的。
另一個假設是所謂的永恆通貨膨脹。 據推測，在大爆炸之前存在一個非常高的能量量子場，並且以不斷增加的速度膨脹。 這個場不穩定，容易出現量子漲落。 在該場的不同地方，向低能態的轉變是混亂的，產生了具有自身物理定律的空間氣泡。 每一個這樣的泡沫都可能成為另一個宇宙的開始。 我們的宇宙就是這樣一個泡沫，大約在 14 億年前形成。
另一個假設是所謂的大反彈假說。 它假設在大爆炸之前有另一個宇宙收縮並達到其最小尺寸。 然後出現反彈，新的膨脹階段開始，這樣的宇宙收縮和膨脹循環可以無限地重複。 這一假設基於圈量子引力理論，該理論試圖將量子力學與愛因斯坦的廣義相對論相協調。
正如你所看到的，大爆炸之前發生了什麼的問題沒有一個簡單的答案。 我們可能永遠不知道，或者我們可能必須改變我們的時間和空間觀念才能找到答案。 儘管人類已經證明它可以帶來驚喜。
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生命是如何起源的？
生命是宇宙最偉大的奇蹟之一。 能夠生長、繁殖、適應和進化的生物體源自無生命物質。 但這是怎麼發生的呢？ 第一個細胞是如何從簡單的有機分子中產生的，地球上的所有生命形式是如何從它們進化而來的？ 儘管關於生命起源有各種理論和假設，但我們還沒有這些問題的明確答案。 其中一些基於實驗和觀察，另一些則基於虛構和猜想。
其中一種理論是所謂的初級肉湯假說。 人們認為生命起源於早期地球的海洋，那裡有簡單的有機分子，如氨基酸、多肽、含氮鹼基和核苷酸。 這些化合物可以在放電或宇宙射線的影響下在大氣中合成，然後進入海洋。 在那裡，它們可以結合成更大的結構，例如蛋白質或核酸。 隨著時間的推移，在自然選擇的基礎上，第一個自我複制系統可能會出現。
所謂的粘土假說表明，生命起源於存在具有晶體結構的鋁矽酸鹽礦物的土地。 這些礦物質可以作為有機分子創建和組織的催化劑和模板。 粘土表面可以形成蛋白質和核酸層，從而形成第一批被脂質膜包圍的細胞。
另一種理論是所謂的熱泉假說。 據推測，生命起源於海底的熱液火山口，富含礦物質和硫化合物的熱水從中出現。 在這樣的環境中，可以形成簡單的有機分子以及熱和化學梯度，從而促進生化反應。 第一批免受外部條件影響的細胞可能是在岩石的縫隙或煙囪的微孔中形成的。
類似的理論和假設還有很多，但都沒有得到最終的證明。 生命創造的問題仍然懸而未決。 或者也許我們是從火星或金星重新定居的？ 我們可能是由暗物質或能量創造的嗎？
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什麼是暗物質和暗能量？
天文觀測表明，普通物質（原子、粒子、行星、恆星等）僅佔宇宙質量和能量的5%左右。 其餘的是所謂的暗物質（約27%）和暗能量（約68%）。 暗物質是不可見的，因為它不吸收或反射電磁輻射，但與其他物體有引力相互作用，如果沒有這種相互作用，星係就無法結合在一起，並且會在旋轉的影響下分裂。 暗能量是一種神秘的力量，可以加速宇宙的膨脹並抵消重力。 然而，我們並不確切知道暗物質和暗能量是什麼，也不知道它們是如何形成的。
我們知道暗物質的存在，是因為宇宙中普通物質（即由原子或離子組成的物質）的數量太小，無法產生我們觀察到的引力相互作用。 為什麼我在這裡提到重力？ 因為它是物質存在的體現。 簡而言之，物質具有能夠對其周圍環境施加特定引力影響的質量。 如果我們考慮星際空間中的每一個星系、恆星、塵埃雲，即我們在宇宙中已知的所有普通物質，我們將觀察到比物質所能產生的更多的引力相互作用。 所以一定有其他東西可以解釋超重力。
如果有果，就一定有因。 這是科學和觀察周圍世界的絕對基本原則之一，有助於得出結論和發現，並且是尋找令人興奮的科學問題的可能答案的最佳指南之一。 我們之所以知道暗物質的存在，是因為有一種理論描述了暗物質如何影響銀河系旋臂中恆星的旋轉速度。 據估計，我們所在的銀河係部分應該只有 0,4 至 1 公斤的暗物質，其空間很可能與地球大小相當。
暗物質存在的假設現在是我們觀察到的星系旋轉異常和星系團運動的主要解釋。 也就是說，對星系的觀測證明了暗物質的存在。
現在讓我們繼續討論暗能量。 它與暗物質有顯著不同。 我們知道它的影響一定是令人排斥的，導致宇宙加速膨脹。 這種加速度可以通過觀測來測量，因為星係以與其距離成正比的速度彼此遠離。
所以，再說一次，我們有結果，所以一定有原因。 目前所有的測量都證實宇宙膨脹得越來越快。 與其他科學數據一起，這使得確認暗能量的存在並估計其在宇宙中的數量成為可能。 由於這種排斥性，暗能量也可以被認為是“反重力”。
暗物質和暗能量有什麼區別？ 儘管名稱相似，但將暗能量視為與其他已知能量類型相關的東西（就像暗物質與普通物質相關一樣）是錯誤的。 而且，暗物質和暗能量對宇宙的影響完全不同。
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時間旅行可能嗎？
時光旅行是很多人的夢想，所以我們看到了很多關於這個主題的文學作品和電影。 但這在物理上可能嗎？ 根據愛因斯坦的相對論，時間不是恆定和絕對的，而是取決於觀察者的速度和重力。 我們移動得越快，或者引力場越強，我們的時間過得就越慢。 這意味著如果我們達到非常高的速度或接近一個非常大的物體，那麼前往未來的旅行是可能的。 例如，對於地球軌道上的宇航員來說，時間過得比地球表面上的人要慢一些。 然而，這種差異太小而不易察覺。 為了能夠前往未來，我們必須以接近光速的速度行駛或靠近黑洞。 然而，這兩種選擇都超出了我們的技術能力。
通往過去的旅程更加複雜和有爭議。 這似乎是不可能的，因為某些物理定律禁止這樣做。 然而，一些理論允許存在所謂的閉合類時曲線，即時空路徑、返回同一點的時間循環。 這樣的路徑可以讓我們回到過去，但它們需要非常不尋常的條件，例如蟲洞或旋轉的黑洞。
理論上，黑洞可以旋轉，這種現像被稱為“旋轉黑洞”或“克爾黑洞”。 1963年，美國物理學家羅伊克爾提出了黑洞繞軸旋轉的數學模型。
然而，我們不知道這樣的物體是否存在，也不知道它們是否穩定。 此外，時間旅行還造成了許多邏輯悖論和因果矛盾，例如祖父悖論——如果時間旅行者在父親出生之前殺死了祖父，會發生什麼？ 一些科學家試圖通過提出多個世界的存在或時空的自我更新來解釋這些悖論。
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平行宇宙存在嗎？
我們的宇宙是獨一無二的，還是更大結構（即所謂的多元宇宙）的一部分？ 是否存在其他宇宙，歷史和物理學的結果可能會有所不同？ 我們可以與這些世界互動或參觀嗎？ 這些問題不僅關係到科學家，也關係到作家和電影攝影師。 對於平行宇宙的存在有多種假說，例如弦理論、永恆膨脹理論以及多重宇宙的量子力學解釋。 然而，它們都沒有通過觀察或實驗得到證實。
其中一種假設是弦理論，它假設基本物理對像不是點粒子，而是在十維空間中振蕩的一維弦。 弦理論允許存在假設的膜（膜），它們是由弦組成的多維物體。 我們的宇宙可能是一個類似的膜，懸浮在更高的維度中。 也有可能還有其他膜與我們的膜相距很短的距離。 如果這兩個膜相互碰撞，它們可能會引起大爆炸並創造一個新的宇宙。
另一個假設是永恆的通貨膨脹，這就是上面提到的。 它與能量非常高的量子場相關，該量子場正在以越來越快的速度膨脹。
一個有趣的假設是多重宇宙的量子力學解釋，它表明每次量子測量都會導致宇宙分支成許多可能的結果。 例如，如果測量氫原子中電子的位置，則可以以一定的概率得到不同的值。 這種多元宇宙的解釋表明，這些維度中的每一個都是在另一個宇宙中實現的，並且我們在每個維度上複製了自己。 就這樣，無數個平行宇宙被創造出來，彼此之間有細微的差別，或者完全不同的故事。
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黑洞內部會發生什麼？
黑洞是一種具有如此高密度和引力的宇宙物體，任何東西都無法從其中逃脫，甚至是光。 它們是垂死恆星核心塌陷或較小黑洞合併的結果。 每個黑洞周圍都有一個稱為事件視界的邊界，它標誌著任何接近它的東西都無法返回的點。 但事件視界之外正在發生什麼？ 黑洞裡面有什麼？ 我們沒有這些問題的答案，因為經典物理學無法描述黑洞內部的條件和過程。 然而，基於量子或替代理論的各種假設都是可能的。
奇點假設就是這樣的假設之一。 它說黑洞內的所有物質和能量都集中在一個零體積、無限密度和時空曲率的單點。 在這樣的時刻，所有已知的物理定律都不再適用，我們不知道那裡發生了什麼。
普朗克恆星假說預測，在黑洞深處，物質不會被壓縮成奇點，而是被壓縮成密度和溫度極高的狀態，量子引力定律（量子力學和廣義相對論的結合）在這種狀態下發揮作用。 在這種狀態下，物質可以相互反彈並形成一個半徑接近普朗克長度（物理學中可能的最小長度）的球形物體。 它的值非常小：比原子核的大小小20個數量級。 這樣的物體可以發射霍金輻射（事件視界上方的量子漲落）並逐漸失去質量和能量，直到爆炸並釋放出黑洞的全部內容。
另一個想法是所謂的“格拉瓦星假說”。 它假設事件視界邊界處存在一層具有負壓的奇異物質，這可以防止黑洞內部塌縮成奇點。 在這種情況下，黑洞的內部將是具有恆定密度和零溫度的真空空間。 這樣的結構是穩定的並且不會發射霍金輻射。
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宇宙有盡頭嗎？
宇宙是無限的，沒有極限——這是這個問題最簡單的答案。 但這到底意味著什麼，我們如何確定？ 存在三種可能的情況：宇宙是無界、有限且封閉的（如球體或環面），宇宙是有限且開放的（如馬鞍），或者宇宙是無限且平坦的。 我們也不知道事件視界之外會發生什麼，事件視界是由有限光速產生的可觀測宇宙的極限。
讓我們從我們確定的事情開始。 我們知道宇宙正在膨脹，這意味著星系之間的距離不斷增加。 我們還知道，宇宙大約有 13,8 億年的歷史，它是在大爆炸中形成的，這是一種極端密度和溫度的狀態，產生了物質、能量、時間和空間。
但大爆炸之前發生了什麼？ 事件視界之外——可觀測宇宙的極限，由於光速有限，我們看不到任何東西？ 宇宙到底有沒有盡頭或者障礙？
科學家認為這不太可能。 沒有證據表明存在這樣的終結或障礙。 相反，最可接受的模型是宇宙是均勻且各向同性的模型，這意味著在所有方向和位置上都是相同的。 這樣的宇宙沒有邊緣或中心，並且大小可以是無限的。
當然，我們無法直接測試這一點，因為我們無法超越光速或超越可觀測的宇宙。 但我們可以從我們所能看到的範圍內推斷出整個宇宙的屬性。 所有觀測結果都表明宇宙在大尺度上是均勻的。
這並不意味著沒有其他選擇。 一些替代理論表明宇宙可能是彎曲的或具有復雜的幾何形狀。 它也可以是較大結構的一部分或具有多個副本或反射。
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有沒有一種方法可以超越光速？
超光速運動是指物質或信息在真空中運動速度超過光速（約 300 公里/秒）的假設可能性。 愛因斯坦的相對論預測，只有靜止質量為零的粒子（例如光子）才能以光速傳播，並且沒有任何東西可以傳播得更快。 人們假設了速度大於光速的粒子（快子）存在的可能性，但它們的存在將違反因果關係原理，並且意味著時間上的位移。 科學家們尚未就這個問題達成共識。
然而，有人提出，時空的某些扭曲區域可能允許物質在比正常（“未扭曲”）時空中的光更短的時間內到達遙遠的地方。 廣義相對論並沒有排除這種“表觀”或“有效”時空區域，但它們的物理合理性目前尚未得到證實。 例如阿爾庫別雷驅動器、克拉斯尼科夫管、蟲洞和量子隧道。
以我們對太空的了解水平，超光速旅行的後果很難預測，因為它們需要新的物理學和實驗。 一種可能的後果是時間旅行和與因果關係相關的邏輯悖論的可能性。 另一個後果可能是在人的一生中研究遙遠的恆星和行星的可能性。 例如，太陽系外最近的恆星比鄰星距離我們約 4,25 光年。 以光速旅行只需要4年零3個月，而超光速旅行則需要更短的時間。
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行星消失在哪裡？ 他們發生了什麼事？
失落的行星是太陽系中的假想天體，其存在尚未得到證實，但已根據科學觀測得出。 今天，關於未知行星存在可能性的科學假設可能超出了我們目前的知識範圍。
其中一個假設的行星是輝騰行星，或奧爾伯斯行星，它可能存在於火星和木星軌道之間，它的毀滅將導緻小行星帶（包括矮行星穀神星）的形成。 目前認為這一假設不太可能，因為小行星帶的質量太低，不可能起源於一顆大行星的爆炸。 2018年，佛羅里達大學的研究人員發現，小行星帶是由至少五到六個行星大小的物體的碎片形成的，而不是單個行星。
另一顆假想的行星是第五顆行星，根據約翰·錢伯斯和傑克·利索的說法，它曾經存在於火星和小行星帶之間。 關於這樣一顆行星存在的假設是根據計算機模擬做出的。 V 號行星可能是大約 4 億年前發生的大轟炸的罪魁禍首，這次大轟炸在月球和太陽系的其他天體上造成了無數的撞擊坑。
關於海王星以外的行星也有各種假說，例如第九行星、X行星、堤喀星等，試圖解釋一些遙遠的跨海王星天體的軌道存在明顯的異常現象。 然而，這些行星都沒有被直接觀測到，它們的存在仍然存在爭議。 儘管科學家們仍在嘗試研究火星和木星之間、海王星之外的空間。 也許以後我們會有新的假設和發現。
對於人類來說，了解有關宇宙、地球和自身的答案一直很重要。 但到目前為止，我們的知識仍然有限，儘管科學家們並沒有停滯不前，試圖尋找答案，為進入外太空鋪平新的道路。 因為任何問題或謎語都必須有答案。 人是這樣安排的，宇宙也是這樣安排的。
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