我们在宇宙中是孤独的吗？ 宇宙是无限的吗？ 让我们看看宇宙中最重要的奥秘，至少目前科学还没有得到明确的答案。
自古以来，太空就让人类着迷。 天空中充满了恒星、行星、彗星和其他现象，引起我们的好奇和钦佩。 我们还对我们的起源和存在之谜、黑洞和暗物质感兴趣。 与此同时，宇宙隐藏着许多我们无法解答的奥秘。 我建议了解其中一些奥秘。
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我们在宇宙中是孤独的吗？
这是人类生存最古老、最根本的问题之一。 地球之外还有生命吗？ 这些生命形式是否有智慧，我们可以与它们交流吗？ 生命在我们的星球之外是什么样子？它是如何发展的？ 遇到其他文明的机会有多大？ 尽管有各种假设和研究项目，但我们没有这些问题的答案。 例如，根据德雷克方程，科学家们正试图确定我们银河系中潜在文明的数量，以及 SETI 计划 （搜寻外星智慧生命）搜寻来自太空的无线电信号。 然而到目前为止，我们还没有发现地球以外存在生命的证据。 尽管这可能意味着它非常罕见或很难被发现。
支持宇宙中生命存在的论据之一是其巨大的规模和多样性。 根据目前的估计，我们的星系大约包含100亿颗恒星，而我们目前可以观测到的整个宇宙大约有100亿个星系。 科学家预测，银河系中至少有 10 亿颗行星与地球大小相同，并且位于其恒星的宜居带内。 即，在允许水以液态存在于表面的距离处。 其中一些行星的条件可能与我们相似，或者可能完全不同，但仍然有利于生命存在。 外星生命也有可能能够承受对我们不友好或与地球完全不同的条件。
宇宙中存在生命的另一个论点是其非凡的适应和进化能力。 科学家认为，生命大约在 3,5 亿年前出现在地球上，从那时起，生命以惊人的方式进化，创造了数百万种各种形状、大小和能力的植物和动物。 地球上的生命经历了许多灾难和气候变化，并适应了新的条件。 即使现在，在温泉、深海盆地或北极冰川等极端环境中，这种情况也正在发生。 如果地球上的生命如此灵活和有弹性，为什么其他地方的生命就不能如此呢？
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大爆炸之前发生了什么？
根据目前占主导地位的宇宙学理论，宇宙是在大约 14 亿年前由大爆炸形成的。 那是所有物质和能量都集中在一个密度和温度无限小的无限小点的时刻。 由于爆炸，宇宙开始快速膨胀和冷却，这种情况一直持续到今天。 但大爆炸之前发生了什么？ 是否存在另一个宇宙？ 大爆炸是一个独特的事件还是一个周期的一部分？ 我们没有这些问题的答案，因为经典物理学无法描述大爆炸之前宇宙的状态。 然而，有多种基于量子理论的假设。
其中之一就是所谓的初始奇点假设。 它假设大爆炸之前什么都没有——没有时间，没有空间，没有物质。 这一切都是在一个零尺寸、无限密度的点爆炸的瞬间形成的。
另一个假设是所谓的永恒通货膨胀。 据推测，在大爆炸之前存在一个非常高的能量量子场，并且以不断增加的速度膨胀。 这个场不稳定，容易出现量子涨落。 在该场的不同地方，向低能态的转变是混乱的，产生了具有自身物理定律的空间气泡。 每一个这样的泡沫都可能成为另一个宇宙的开始。 我们的宇宙就是这样一个泡沫，大约在 14 亿年前形成。
另一个假设是所谓的大反弹假说。 它假设在大爆炸之前有另一个宇宙收缩并达到其最小尺寸。 然后出现反弹，新的膨胀阶段开始，这样的宇宙收缩和膨胀循环可以无限地重复。 这一假设基于圈量子引力理论，试图将量子力学与爱因斯坦的广义相对论相协调。
正如你所看到的，大爆炸之前发生了什么的问题没有一个简单的答案。 我们可能永远不知道，或者我们可能必须改变我们的时间和空间观念才能找到答案。 尽管人类已经证明它可以带来惊喜。
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生命是如何起源的？
生命是宇宙最伟大的奇迹之一。 能够生长、繁殖、适应和进化的生物体源自无生命物质。 但这是怎么发生的呢？ 第一个细胞是如何从简单的有机分子中产生的，地球上的所有生命形式是如何从它们进化而来的？ 尽管关于生命起源有各种理论和假设，但我们还没有这些问题的明确答案。 其中一些基于实验和观察，另一些则基于虚构和猜想。
其中一种理论是所谓的初级肉汤假说。 人们认为生命起源于早期地球的海洋，那里存在简单的有机分子，如氨基酸、多肽、含氮碱基和核苷酸。 这些化合物可以在放电或宇宙射线的影响下在大气中合成，然后进入海洋。 在那里，它们可以结合成更大的结构，例如蛋白质或核酸。 随着时间的推移，在自然选择的基础上，第一个自我复制系统可能会出现。
所谓的粘土假说表明，生命起源于存在具有晶体结构的铝硅酸盐矿物的土地。 这些矿物质可以作为有机分子创建和组织的催化剂和模板。 粘土表面可以形成蛋白质和核酸层，从而形成第一批被脂质膜包围的细胞。
另一种理论是所谓的热泉假说。 据推测，生命起源于海底的热液火山口，富含矿物质和硫化合物的热水从中出现。 在这样的环境中，可以形成简单的有机分子以及热和化学梯度，从而促进生化反应。 第一批免受外部条件影响的细胞可能是在岩石的缝隙或烟囱的微孔中形成的。
类似的理论和假设还有很多，但都没有得到最终的证明。 生命创造的问题仍然悬而未决。 或者也许我们是从火星或金星重新定居的？ 我们可能是由暗物质或能量创造的吗？
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什么是暗物质和暗能量？
天文观测表明，普通物质（原子、粒子、行星、恒星等）仅占宇宙质量和能量的5%左右。 其余的是所谓的暗物质（约27%）和暗能量（约68%）。 暗物质是不可见的，因为它不吸收或反射电磁辐射，但与其他物体有引力相互作用，如果没有这种相互作用，星系就无法结合在一起，并且会在旋转的影响下分裂。 暗能量是一种神秘的力量，可以加速宇宙的膨胀并抵消重力。 然而，我们并不确切知道暗物质和暗能量是什么，也不知道它们是如何形成的。
我们知道暗物质的存在，是因为宇宙中普通物质（即由原子或离子组成的物质）的数量太小，无法产生我们观察到的引力相互作用。 为什么我在这里提到重力？ 因为它是物质存在的体现。 简而言之，物质具有能够对其周围环境施加特定引力影响的质量。 如果我们考虑星际空间中的每一个星系、恒星、尘埃云，即我们在宇宙中已知的所有普通物质，我们将观察到比物质所能产生的更多的引力相互作用。 所以一定有其他东西可以解释超重力。
如果有结果，就一定有原因。 这是科学和观察周围世界的绝对基本原则之一，有助于得出结论和发现，并且是寻找令人兴奋的科学问题的可能答案的最佳指南之一。 我们之所以知道暗物质的存在，是因为有一种理论描述了暗物质如何影响银河系旋臂中恒星的旋转速度。 据估计，我们所在的银河系部分应该只有 0,4 至 1 公斤的暗物质，其空间很可能与地球大小相当。
暗物质存在的假设现在是我们观察到的星系旋转异常和星系团运动的主要解释。 也就是说，对星系的观测证明了暗物质的存在。
现在让我们继续讨论暗能量。 它与暗物质有显着不同。 我们知道它的影响一定是令人排斥的，导致宇宙加速膨胀。 这种加速度可以通过观测来测量，因为星系以与其距离成正比的速度彼此远离。
所以，再说一次，我们有结果，所以一定有原因。 目前所有的测量都证实宇宙膨胀得越来越快。 与其他科学数据一起，这使得确认暗能量的存在并估计其在宇宙中的数量成为可能。 由于这种排斥性，暗能量也可以被认为是“反重力”。
暗物质和暗能量有什么区别？ 尽管名称相似，但将暗能量视为与其他已知能量类型相关的东西（就像暗物质与普通物质相关一样）是错误的。 而且，暗物质和暗能量对宇宙的影响完全不同。
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时间旅行可能吗？
时光旅行是很多人的梦想，所以我们看到了很多关于这个主题的文学作品和电影。 但这在物理上可能吗？ 根据爱因斯坦的相对论，时间不是恒定和绝对的，而是取决于观察者的速度和重力。 我们移动得越快，或者引力场越强，我们的时间过得就越慢。 这意味着如果我们达到非常高的速度或接近一个非常大的物体，那么前往未来的旅行是可能的。 例如，对于地球轨道上的宇航员来说，时间过得比地球表面上的人要慢一些。 然而，这种差异太小而不易察觉。 为了能够前往未来，我们必须以接近光速的速度行驶或靠近黑洞。 然而，这两种选择都超出了我们的技术能力。
通往过去的旅程更加复杂和有争议。 这似乎是不可能的，因为某些物理定律禁止这样做。 然而，一些理论允许存在所谓的闭合类时曲线，即时空路径、返回同一点的时间循环。 这样的路径可以让我们回到过去，但它们需要非常不寻常的条件，例如虫洞或旋转的黑洞。
理论上，黑洞可以旋转，这种现象被称为“旋转黑洞”或“克尔黑洞”。 1963年，美国物理学家罗伊克尔提出了黑洞绕轴旋转的数学模型。
然而，我们不知道这样的物体是否存在，也不知道它们是否稳定。 此外，时间旅行还造成了许多逻辑悖论和因果矛盾，例如祖父悖论——如果时间旅行者在父亲出生之前杀死了祖父，会发生什么？ 一些科学家试图通过提出多个世界的存在或时空的自我更新来解释这些悖论。
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平行宇宙存在吗？
我们的宇宙是独一无二的，还是更大结构（即所谓的多元宇宙）的一部分？ 是否存在其他宇宙，历史和物理学的结果可能会有所不同？ 我们可以与这些世界互动或参观吗？ 这些问题不仅关系到科学家，也关系到作家和电影摄影师。 对于平行宇宙的存在有多种假说，例如弦理论、永恒膨胀理论以及多重宇宙的量子力学解释。 然而，它们都没有通过观察或实验得到证实。
其中一种假设是弦理论，它假设基本物理对象不是点粒子，而是在十维空间中振荡的一维弦。 弦理论允许存在假设的膜（膜），它们是由弦组成的多维物体。 我们的宇宙可能是一个类似的膜，悬浮在更高的维度中。 也有可能还有其他膜与我们的膜相距很短的距离。 如果这两个膜相互碰撞，它们可能会引起大爆炸并创造一个新的宇宙。
另一个假设是永恒的通货膨胀，这就是上面提到的。 它与能量非常高的量子场相关，该量子场正在以越来越快的速度膨胀。
一个有趣的假设是多重宇宙的量子力学解释，它表明每次量子测量都会导致宇宙分支成许多可能的结果。 例如，如果测量氢原子中电子的位置，则可以以一定的概率得到不同的值。 这种多元宇宙的解释表明，这些维度中的每一个都是在另一个宇宙中实现的，并且我们在每个维度上复制了自己。 就这样，无数个平行宇宙被创造出来，彼此之间有细微的差别，或者完全不同的故事。
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黑洞内部会发生什么？
黑洞是一种具有如此高密度和引力的宇宙物体，任何东西都无法从其中逃脱，甚至是光。 它们是垂死恒星核心塌陷或较小黑洞合并的结果。 每个黑洞周围都有一个称为事件视界的边界，它标志着任何接近它的东西都无法返回的点。 但事件视界之外正在发生什么？ 黑洞里面有什么？ 我们没有这些问题的答案，因为经典物理学无法描述黑洞内部的条件和过程。 然而，基于量子或替代理论的各种假设都是可能的。
奇点假设就是这样的假设之一。 它说黑洞内的所有物质和能量都集中在一个零体积、无限密度和时空曲率的单点。 在这样的时刻，所有已知的物理定律都不再适用，我们不知道那里发生了什么。
普朗克恒星假说预测，在黑洞深处，物质不会被压缩成奇点，而是被压缩成密度和温度极高的状态，量子引力定律（量子力学和广义相对论的结合）在这种状态下发挥作用。 在这种状态下，物质可以相互反弹并形成一个半径接近普朗克长度（物理学中可能的最小长度）的球形物体。 它的值非常小：比原子核的大小小20个数量级。 这样的物体可以发射霍金辐射（事件视界上方的量子涨落）并逐渐失去质量和能量，直到爆炸并释放出黑洞的全部内容。
另一个想法是所谓的“格拉瓦星假说”。 它假设事件视界边界处存在一层具有负压的奇异物质，这可以防止黑洞内部塌缩成奇点。 在这种情况下，黑洞的内部将是具有恒定密度和零温度的真空空间。 这样的结构是稳定的并且不会发射霍金辐射。
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宇宙有尽头吗？
宇宙是无限的，没有极限——这是这个问题最简单的答案。 但这到底意味着什么，我们如何确定？ 存在三种可能的情况：宇宙是无界、有限且封闭的（如球体或环面），宇宙是有限且开放的（如马鞍），或者宇宙是无限且平坦的。 我们也不知道事件视界之外会发生什么，事件视界是由有限光速产生的可观测宇宙的极限。
让我们从我们确定的事情开始。 我们知道宇宙正在膨胀，这意味着星系之间的距离不断增加。 我们还知道，宇宙大约有 13,8 亿年的历史，它是在大爆炸中形成的，这是一种极端密度和温度的状态，产生了物质、能量、时间和空间。
但大爆炸之前发生了什么？ 事件视界之外——可观测宇宙的极限，由于光速有限，我们看不到任何东西？ 宇宙到底有没有尽头或者障碍？
科学家认为这不太可能。 没有证据表明存在这样的终结或障碍。 相反，最可接受的模型是宇宙是均匀且各向同性的模型，这意味着在所有方向和位置上都是相同的。 这样的宇宙没有边缘或中心，并且大小可以是无限的。
当然，我们无法直接测试这一点，因为我们无法超越光速或超越可观测的宇宙。 但我们可以从我们所能看到的范围内推断出整个宇宙的属性。 所有观测结果都表明宇宙在大尺度上是均匀的。
这并不意味着没有其他选择。 一些替代理论表明宇宙可能是弯曲的或具有复杂的几何形状。 它也可以是较大结构的一部分或具有多个副本或反射。
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有没有一种方法可以超越光速？
超光速运动是指物质或信息在真空中运动速度超过光速（约 300 公里/秒）的假设可能性。 爱因斯坦的相对论预测，只有静止质量为零的粒子（例如光子）才能以光速传播，并且没有任何东西可以传播得更快。 人们假设了速度大于光速的粒子（快子）存在的可能性，但它们的存在将违反因果关系原理，并且意味着时间上的位移。 科学家们尚未就这个问题达成共识。
然而，有人提出，时空的某些扭曲区域可能允许物质在比正常（“未扭曲”）时空中的光更短的时间内到达遥远的地方。 广义相对论并没有排除这种“表观”或“有效”时空区域，但它们的物理合理性目前尚未得到证实。 例如阿尔库别雷驱动器、克拉斯尼科夫管、虫洞和量子隧道。
以我们对太空的了解水平，超光速旅行的后果很难预测，因为它们需要新的物理学和实验。 一种可能的后果是时间旅行和与因果关系相关的逻辑悖论的可能性。 另一个后果可能是在人的一生中研究遥远的恒星和行星的可能性。 例如，太阳系外最近的恒星比邻星距离我们约 4,25 光年。 以光速旅行只需要4年零3个月，而超光速旅行则需要更短的时间。
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行星消失在哪里？ 他们发生了什么事？
失落的行星是太阳系中的假想天体，其存在尚未得到证实，但已根据科学观测得出。 今天，关于未知行星存在可能性的科学假设可能超出了我们目前的知识范围。
其中一个假设的行星是辉腾行星，或奥尔伯斯行星，它可能存在于火星和木星轨道之间，它的毁灭将导致小行星带（包括矮行星谷神星）的形成。 目前认为这一假设不太可能，因为小行星带的质量太低，不可能起源于一颗大行星的爆炸。 2018年，佛罗里达大学的研究人员发现，小行星带是由至少五到六个行星大小的物体的碎片形成的，而不是单个行星。
另一颗假想的行星是第五颗行星，根据约翰·钱伯斯和杰克·利索的说法，它曾经存在于火星和小行星带之间。 关于这样一颗行星存在的假设是根据计算机模拟做出的。 V 号行星可能是大约 4 亿年前发生的大轰炸的罪魁祸首，这次大轰炸在月球和太阳系的其他天体上造成了无数的撞击坑。
关于海王星以外的行星也有各种假说，例如第九行星、X行星、堤喀星等，试图解释一些遥远的跨海王星天体的轨道存在明显的异常现象。 然而，这些行星都没有被直接观测到，它们的存在仍然存在争议。 尽管科学家们仍在尝试研究火星和木星之间、海王星之外的空间。 也许以后我们会有新的假设和发现。
对于人类来说，了解有关宇宙、地球和自身的答案一直很重要。 但到目前为止，我们的知识仍然有限，尽管科学家们并没有停滞不前，试图寻找答案，为进入外太空铺平新的道路。 因为任何问题或谜语都必须有答案。 人是这样安排的，宇宙也是这样安排的。
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