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宇宙會擴張到哪裡去？

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    宇宙的生命，開始於大爆炸，
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    大約發生在 140 億年前，
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    且從此之後就不斷擴張。
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    但，它會擴張到哪裡去？
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    那是個複雜的問題。
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    原因如下：
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    愛因斯坦的廣義相對論方程式
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    把空間和時間描述成
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    一種相互連結的宇宙構造。
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    意思就是說，我們對於
    空間和時間所知的一切，
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    都只是宇宙的一部分，
    存在於宇宙中，不是宇宙外。
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    當日常的物品擴張的時候，
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    它們會向外移動到更多的空間中。
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    但如果沒有更多的空間
    可以擴張下去，
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    那擴張又是什麼意思呢？
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    1929 年，愛德溫哈伯的天文觀察
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    給了我們決定性的答案。
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    他對於夜空的調查發現
    所有的遙遠銀河
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    都會後退，或是說遠離地球。
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    此外，越遠的銀河，
    後退的速度越快。
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    我們要如何詮釋這項觀察？
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    想想看，有一條葡萄乾
    麵包在爐中發酵。
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    麵糊的發酵依據的就是
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    每兩個葡萄乾之間的量。
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    如果我們把葡萄乾比喻成銀河，
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    麵糊是銀河之間的空間，
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    我們就可以想像，
    兩個銀河之間的空間
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    若延伸或擴張，就會讓
    這兩個銀河退開遠離彼此，
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    對任何銀河而言，在同樣的
    時間內，比起相近的鄰居，
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    遙遠的鄰居會退開的
    距離就比較大。
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    當然，廣義相對論的方程式預測
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    在引力和擴張之間
    會發生宇宙拔河。
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    只有在銀河之間的黑暗空間內，
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    擴張才會勝出，空間才會延伸。
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    所以，我們的答案是：
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    宇宙會擴張到它自己裡面。
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    然而，宇宙學家還在
    將數學模型的極限向外推，
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    來推斷在我們的空間時間之外
    有什麼存在（如果有的話）。
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    這些不是瞎猜，
    而是假設，為了處理
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    大爆炸科學理論中的
    扭曲而做的假設。
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    大爆炸預測物質會平均地
    分佈到整個宇宙，
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    以稀疏氣體的形式散播，
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    但，這樣的話，銀河
    和星星又是怎麼生成的？
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    膨脹模型就描述了
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    一個非常快速擴張的簡短時代，
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    讓早期宇宙能量中的
    量子擾動與氣體塊的形成
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    拉上關係，最終，
    這些氣體塊造成了銀河。
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    如果我們接受這個範式，
    那可能也意味著我們的宇宙代表
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    一個更大的宇宙現實
    當中的一個區域，
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    而這個更大的宇宙正在
    經歷無盡、永恆的膨脹。
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    我們完全不了解這個
    推測出來的膨脹現實，
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    我們只有數學預測，
    預測這無止境的擴張
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    可能是由一個不穩定的
    量子能量狀態所驅動的。
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    然而，在許多當地的區域，
    能量可能會隨機地安頓下來，
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    進入穩定的狀態，不再膨脹，
    也不再形成泡泡宇宙。
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    每一個泡泡宇宙——
    我們的宇宙是其中之一——
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    可以用它自己的大爆炸
    和物理法則來描述。
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    我們的宇宙只是更大的
    多重宇宙的一部分，
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    在多重宇宙中，
    永恆膨脹的驚人速度
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    讓我們沒機會遇到
    任何一個鄰接的宇宙。
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    大爆炸也預測，在早期高溫的
    宇宙中，我們的基本「力」
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    可能會統一成一股超級力。
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    數學弦理論中，除了亞原子夸克
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    和電子的基礎結構之外，
    也描述了這種統一。
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    在這些被提出的模型中，
    震動的弦是建造宇宙的積木。
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    其他競爭的弦模型現在已經
    被整合成了統一的描述，
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    指出這些結構
    可能會和「膜」互相影響，
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    膜就是更高質量高維度的表面。
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    我們的宇宙可能就是
    在一個這樣的膜當中，
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    漂浮在一個更高維度的未知之地，
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    它有個有趣的名字
    叫「體」，或超空間。
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    其他的膜——
    內含其他類型的宇宙——
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    可能也共同存在於超空間中，
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    而相鄰的膜可能還會共享
    某些基礎的力，比如引力。
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    永恆的膨脹以及膜，
    都是在描述一個多種宇宙，
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    但，雖然永恆膨脹的
    宇宙是孤立的，
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    膜宇宙則有可能會相撞。
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    每一次這類的碰撞的回響都可能會
    出現在宇宙微波背景中——
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    也就是從早期大爆炸時殘留下來，
    遍及我們的整個宇宙中的輻射。
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    不過，目前我們還沒有
    找到這種宇宙回響。
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    有些人懷疑
    這些不同的多種宇宙假設
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    最終可能會結合成一個共同假設，
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    或是被其他說法取代。
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    在目前的情況下，
    它們僅是數學模型的推測探究。
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    雖然這些模型的靈感和引導
    是來自許多科學實驗，
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    卻很少有客觀的實驗
    來直接測試這些模型。
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    在下一個愛德溫哈伯出現之前，
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    科學家很可能會要繼續爭論
    他們各自的競爭模型的精確性。
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    並持續夢想著
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    在我們的宇宙之外
    有什麼（如果有的話）。
Title:
宇宙會擴張到哪裡去？
Speaker:
莎珍賽妮
Description:

宇宙的生命始於大爆炸，大約發生在 140 億年前，且宇宙從誕生之後就不斷擴張。但宇宙如何擴張？它會擴張到哪裡去？莎珍賽妮解釋大爆炸相關的既有理論，以及在我們的宇宙之外有什麼（如果有的話）。
【TED-Ed 動畫由 Plane Productions 製作】
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:44

Chinese, Traditional subtitles

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