宇宙为什么是这样的？多年来，科学家们已经尝试了很多种思路去解释我们的宇宙和它的未来。以下有一些非常奇妙的想法，从涉及宇宙漂浮在更高维空间的膜世界图景，到描述这种膜与另一种膜碰撞形成一个全新宇宙的“大爆炸”。
宇宙是三维的，有三个垂直的方向可以移动这是理所当然的。然而，一些理论提出了另一个空间维度。因为它在另一个垂直方向，这是我们无法直接感知到的。这个高维空间被称为“体”，而我们的宇宙是一个漂浮在体内的三维薄膜，或“膜”。
尽管听起来很复杂，但是膜世界图片解决了很多物理学中的问题。例如，哈佛大学的理论物理学家Lisa Randall和马里兰大学的Raman Sundrum提出了一个解释亚原子力不对称的膜世界版本，暗示存在着与我们平行的其他膜。但是，只用一个理论解释我们已经知道的事实是不够的，它必须做出可以通过实验检验的新预测。就Randall-Sundrum模型而言，这种测试可能涉及到测量由黑洞发出的引力波，这些黑洞将一个膜连接到另一个。
在遥远的未来，星系最终会漂移非常遥远的距离，以至于一个星系的光永远无法到达另一个星系。事实上，随着恒星变老和死亡，有一天会出现没有光或热的情况。宇宙将成为一个黑暗、寒冷和空虚的地方。这听起来像是世界末日，但是根据理论，它实际上是下一个宇宙的开始，是一个无尽重复的循环。还记得膜世界理论吗？这就是当一个冰冷、空旷的膜与另一个膜对撞时发生的情况。可以说假如有更多时间，最终它一定会发生。宇宙学家Neil Turok 和 Paul Steinhardt认为这样的碰撞将产生足够的能量来创造一个全新的宇宙。他们将此称为“火劫理论”，尽管物理学家Michio Kaku将其称为大爆炸更有说服力。
3.充满等离子体的宇宙
大爆炸后宇宙膨胀的图示。
（图片来源：MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images）
宇宙大爆炸仍然是许多科学家的首选理论，它得到了两个关键观测数据的支持-宇宙的膨胀和宇宙微波背景（CMB）。大爆炸之后，宇宙急剧缩小变热，充满了像太阳一样发光的等离子体。我们仍然可以看到这个超热阶段的结束，其形式是充满整个空间的辐射海。在这几十亿年的时间里，宇宙的膨胀使辐射冷却到了华氏零下454度（摄氏零下270度），但它仍然可以被射电望远镜探测到。
CMB在每个方向看起来几乎都一样，如果宇宙一直以目前的速度膨胀，这就无法解释说明了。许多科学家认为，在宇宙大爆炸后的几分之一秒内，它经历了一段短暂的极速 "暴胀"，体积突然从亚原子尺度膨胀到几光年。
4.全息的宇宙
一个星球上空的全息图的抽象图像。（图片来源：Shutte）
安全全息图基本上是一个二维物体编码成一个完整的三维图像。根据这一理论，整个三维宇宙可能被“编码”在其二维边界上。这听起来可能不像生活中模拟器里面那样令人兴奋，但这个理论的优点是它在科学上可被检验。2017年英国南安普敦大学的研究表明，它与观察到的CMB波动模式一致。
5. 稳态的宇宙
宇宙在一个气泡内膨胀的艺术形象。（图片来源：Shutter）
美国宇航局表示，大爆炸是我们对宇宙如何开始的最佳猜测。过去它的密度较大，而未来它的密度会变小。并非所有的科学家都对此感到满意，所以他们想出了一个方法让密度保持恒定，甚至在一个不断膨胀的宇宙中。这个办法涉及到以每百万年每立方米约三个氢原子的速度不断创造物质。这个模型随着CMB的发现而失宠，这是缘于这个模型不容易解释。
6. 多重宇宙
多重宇宙
我们的宇宙只是庞大的多元宇宙中的一个气泡吗？
（图片来源：VICTOR DE SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images）
在关于大爆炸的传统观点中，为了解释CMB的均匀性，有必要假设早期的超速膨胀，即暴胀。一些科学家认为，当我们的宇宙从这一膨胀阶段中掉出来时，它只是膨胀的空间中海洋里的一个小气泡。在这个由Paul Steinhardt提出的被称为 "永恒暴胀 "的理论中，另外的气泡宇宙在暴胀海洋的其他地方不断涌现，整个组合构成了一个 "多重宇宙"。
这个理论变得更加奇怪，因为其他宇宙没有理由拥有与我们相同的物理定律。有些宇宙可能有更强的引力，或者不同的光速。虽然我们不能直接观察其他宇宙，但可以想象其中一个宇宙可能会与我们的宇宙发生碰撞。科学家们甚至认为CMB中的 "冷斑 "是碰撞产生的印记。
7. 我们理解错了引力
银河
我们的银河系是被暗物质所包围，还是引力理论有误？
（图片来源：欧洲空间天文台）
宇宙的理论取决于对引力的准确理解，这是物理学中唯一在非常大的尺度上影响物质的力量。但仅靠引力无法解释某些天文观测。如果我们测量一个星系外围的恒星的速度，如果唯一阻碍它们的是可见星系的引力，那么它们的运动速度就会太快，无法保持在轨道上。同样，星系团似乎被一种比可见物质的引力所能解释的更强大的力量固定在一起。
有两种可能的解决方案。大多数科学家赞成的标准方案是，宇宙包含看不见的暗物质，它提供了缺失的引力。特立独行的替代方案是，我们的引力理论是错误的，应该被一种叫做修改的牛顿动力学（MOND）的东西所取代，科学家们于2002年在《天文学和天体物理学年度评论》杂志上提出。MOND和暗物质与观测结果同样一致，但尚未被证实，需要进行更多的实验。
8. 超流质时空
一个抽象的时空超流体的插图。
（图片来源：Shutterst）
即使空间只有三个维度，仍然有一个以时间形式存在的第四维度，所以我们可以想象宇宙存在于四维时空。根据一些理论，比如国际高级研究学院的Stefano Liberati和路德维希-马克西米利安大学的Luca Maccione在物理评论性文学杂志中提出的理论。这不仅仅是一个包含恒星和星系等物理对象的抽象参照结构，而是一种物理物质本身，类似于水的海洋。就像水是由无数的分子组成的一样。时空，根据这一理论是由我们的仪器所不能达到的更深层次的现实中的微观粒子组成的。
9. 模拟理论
模拟理论
根据一些哲学家的观点，宇宙是计算机生成的幻觉投射到我们的大脑中。
（图片来源：Mads Perch via Getty Images）
到目前为止，所有的理论都来自科学家。但这里有一个来自哲学家的理论，如果所有关于宇宙的信息都通过我们的感官和科学仪器进入我们的大脑，谁能说这不是一个巧妙设计的幻觉呢？整个宇宙可能只不过是一个极其复杂的计算机模拟。这是一个由 "黑客帝国 "电影推广的想法。尽管这个想法听起来很离奇，一些哲学家还是很严谨的对待它。然而，它没有通过真正的科学理论的测试，因为它没有办法被证明是真是假。
10. 宇宙的自我表现
树，一个晴空万里的夜晚，星星在运动。
（图片来源：Jose A. Bernat Bacete via Getty Images）
物理学定律涉及少数基本常数，它们决定了重力、电磁力和亚原子力的强度。据我们所知，这些数字可以有任何可能的值，但如果它们稍微偏离它们实际拥有的数值，宇宙将会有很大的改变。对我们来说最重要的是，我们所知的生命，当然包括我们自己将不复存在。有些人认为这是宇宙被有意识地设计的证据，以使类似人类的生命得以进化。所谓自我中心的人类学理论，由Nick Bostrom在他的书 《人类学偏见》中提出。
BY：Andrew May
FY：诗涵
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