宇宙正在向什么空间膨胀？ - 萨詹·塞尼 (Sajan Saini)：英语精读讲义

The universe began its cosmic life in a big bang nearly 14 billion years ago and has been expanding ever since. 語法

宇宙在大约140亿年前的大爆炸中诞生，此后一直在不断膨胀。

But what is it expanding into? 短語搭配

但它究竟是向什么里膨胀呢？

That's a complicated question.

这是一个复杂的问题。

Here's why.

原因是这样的。

Einstein's equations of general relativity describe space and time 語法

爱因斯坦的广义相对论方程将空间和时间描述为

as a kind of interconnected fabric for the universe. 習語

宇宙中一种相互交织的结构。

This means that what we know of as space and time 短語搭配

这意味着我们所知道的“空间”和“时间”

exists only as part of the universe

仅仅作为宇宙的一部分而存在，

and not beyond it.

并不存在于宇宙之外。

Now, when everyday objects expand,

通常情况下，当日常物体膨胀时，

they move out into more space.

它们会占据更多的外部空间。

But if there is no such thing as space to expand into, 語法

但是，如果没有所谓的外部空间让宇宙膨胀进去，

what does expanding even mean? 語氣意圖

“膨胀”到底意味着什么呢？

In 1929,

在1929年，

Edwin Hubble's astronomy observations gave us a definitive answer.

埃德温·哈勃的天文观测给了我们一个明确的答案。

His survey of the night sky

他对夜空的观测

found all far-away galaxies recede 用詞

发现所有遥远的星系都在退行，

or move away from the Earth.

或者说在远离地球。

Moreover,

此外，

the further the galaxy, 語法

星系越远，

the faster it recedes.

退行的速度就越快。

How can we interpret this?

我们该如何解释这一点呢？

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven. 表達脈絡

想象一下在烤箱里膨胀的葡萄干面包。

The batter rises by the same amount between each and every raisin.

每颗葡萄干之间的面糊都会同等程度地膨胀。

If we think of raisins as a stand-in for galaxies 用詞

如果我们把葡萄干看作星系，

and batter as the space between them,

把面糊看作它们之间的空间，

we can imagine that the stretching or expansion of intergalactic space 用詞

我们可以想象，星系际空间的拉伸或膨胀

will make the galaxies recede from each other. 語法

会导致星系彼此远离。

And for any galaxy,

对于任何一个星系来说，

its far-away neighbors will recede a larger distance 語法

它的遥远邻居将会在相同时间内退行更远的距离，

than the nearby ones in the same amount of time.

而不是像近处的邻居那样。

Sure enough, 表達脈絡

果不其然，

the equations of general relativity predict

广义相对论的方程预言了

a cosmic tug-of-war 習語

一场宇宙级的拔河比赛，

between gravity and expansion.

在引力和膨胀之间展开。

It's only in the dark void between galaxies

只有在星系之间黑暗的虚空中，

where expansion wins out 短語動詞

膨胀才会胜出，

and space stretches.

空间才会被拉伸。

So there's our answer.

这就是我们的答案。

The universe is expanding unto itself. 用詞

宇宙是在自身内部进行膨胀。

That said, 表達脈絡

尽管如此，

cosmologists are pushing the limits of mathematical models 習語

宇宙学家正在突破数学模型的极限，

to speculate on what, 語法

来推测究竟是什么，

if anything,

如果有的话，

exists beyond our space-time.

存在于我们的时空之外。

These aren't wild guesses, 用詞

这些并不是天马行空的胡乱猜测，

but hypotheses that tackle kinks 習語

而是为了解决大爆炸科学理论中

in the scientific theory of the Big Bang.

一些缺陷的假设。

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly 語法

大爆炸理论预测物质会均匀分布

across the universe

在整个宇宙中，

as a sparse gas. 用詞

以稀薄气体的形式存在。

But then,

但如果是那样，

how did galaxies and stars come to be? 短語動詞

星系和恒星又是如何形成的呢？

The inflationary model describes a brief era of incredibly rapid expansion 短語搭配

暴胀模型描述了一个极其短暂的急速膨胀时期，

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe 短語搭配

它将早期宇宙能量的量子涨落

to the formation of clumps of gas

与气体团块的形成联系起来，

that eventually led to galaxies. 短語搭配

这些团块最终演变成了星系。

If we accept this paradigm, 表達脈絡

如果我们接受这个范式，

it may also imply our universe represents one region

它可能也意味着我们的宇宙只是一个区域，

in a greater cosmic reality

存在于一个更为宏大的宇宙现实之中，

that undergoes endless eternal inflation. 用詞

这个现实正在经历着永恒的暴胀。

We know nothing of this speculative inflating reality,

对于这个推测中的暴胀现实，我们一无所知，

save for the mathematical prediction 用詞

除了数学上的预测，即

that its endless expansion

它永无止境的膨胀

may be driven by an unstable quantum energy state. 語法

可能是由一种不稳定的量子能量状态所驱动的。

In many local regions,

在许多局部区域中，

however,

然而，

the energy may settle by random chance 短語搭配

能量可能会偶然地

into a stable state,

进入一个稳定状态，

stopping inflation and forming bubble universes. 語法

从而停止暴胀并形成泡泡宇宙。

Each bubble universe,

每一个泡泡宇宙，

ours being one of them, 語法

我们的宇宙也是其中之一，

would be described by its own Big Bang

都会由其自身的“大爆炸”来描述，

and laws of physics.

并拥有自己的物理定律。

Our universe would be part of a greater multiverse 用詞

我们的宇宙将是一个更大的多元宇宙的一部分，

in which the fantastic rate of eternal inflation

在这个多元宇宙中，永恒暴胀的惊人速度

makes it impossible for us to encounter a neighbor universe. 語法

使得我们根本不可能遇到相邻的宇宙。

The Big Bang also predicts

大爆炸理论还预测，

that in that early hot universe,

在那个早期的炽热宇宙中，

our fundamental forces 用詞

我们的基本力

may unify into one superforce.

可能会统一成一种“超力”。

Mathematical string theories

数学上的弦理论

suggest descriptions of this unification

提出了这种统一的描述，

in addition to a fundamental structure

以及关于亚原子夸克和电子的

for subatomic quarks and electrons.

基本结构。

In these proposed models,

在这些提出的模型中，

vibrating strings are the building blocks of the universe. 習語

振动的弦是宇宙的基石。

Competing models for strings

相互竞争的弦模型

have now been consolidated into a unified description 用詞

如今已经被整合成一个统一的描述，

and suggest these structures

并提出这些结构

may interact with massive higher-dimensional surfaces 文化背景

可能会与巨大的高维表面

called branes.

也就是被称为“膜”的东西发生相互作用。

Our universe may be contained within one such brane,

我们的宇宙可能就包含在这样一个膜内部，

floating in an unknown higher-dimensional place

漂浮在一个未知的高维空间中，

playfully named the bulk or hyperspace. 文化背景

被戏称为“体”或“超空间”。

Other branes containing other types of universes

包含其他类型宇宙的其他膜

may coexist in hyperspace

可能共存于超空间中，

and neighboring branes

并且相邻的膜

may even share certain fundamental forces

甚至可能共享某些基本力，

like gravity.

比如引力。

Both eternal inflation and branes describe a multiverse. 表達脈絡

永恒暴胀和膜理论都描述了一个多元宇宙。

But while universes in eternal inflation are isolated, 語法

但在永恒暴胀中的宇宙是孤立的，

brane universes could bump into each other. 短語動詞

而膜宇宙可能会发生碰撞。

An echo of such a collision

这种碰撞的回声

may appear in the cosmic microwave background, 文化背景

可能会出现在宇宙微波背景中，

a soup of radiation 習語

那是一锅充满辐射的“汤”，

throughout our universe

遍布我们的宇宙，

that's a relic from the early Big Bang era. 用詞

是早期大爆炸时代的遗迹。

So far, 表達脈絡

迄今为止，

though,

然而，

we've found no such cosmic echo.

我们还没有发现这种宇宙回声。

Some suspect these differing multiverse hypotheses

有人怀疑这些不同的多元宇宙假设

may eventually coalesce into a common description 用詞

最终可能会融合为一个共同的描述，

or be replaced by something else.

或者被其他东西所取代。

As it stands now, 表達脈絡

就目前而言，

they're speculative explorations of mathematical models.

它们是对数学模型的推测性探索。

While these models are inspired and guided by many scientific experiments, 語法

虽然这些模型受到许多科学实验的启发和引导，

there are very few objective experiments 語法

但客观存在的实验极少

to directly test them yet.

能够直接对它们进行检验。

Until the next Edwin Hubble comes along, 文化背景

在下一个埃德温·哈勃出现之前，

scientists will likely be left to argue 短語搭配

科学家们可能只能继续争论

about the elegance of their competing models

谁的竞争模型更为优雅，

and continue to dream about what, 語法

并继续梦想着到底有什么，

if anything,

如果有的话，

lies beyond our universe.

存在于我们的宇宙之外。

One of our favorite things about the TED-Ed community

关于TED-Ed社区，我们最喜欢的一点

is our shared passion for big, 短語搭配

就是我们对宏大且

sometimes unanswerable questions.

有时无法回答的问题有着共同的热情。

Students in our TED-Ed Clubs program,

参加TED-Ed俱乐部项目的学生们，

for example,

举个例子，

are using the TED platform 短語搭配

正在使用TED平台

to explore big questions like would robots make good judges,

来探索诸如“机器人能成为好法官吗”、

where does confidence come from,

“自信从何而来”、

and why is my cat Penny so small?

以及“为什么我的猫Penny那么小？”等大问题。

If you're between 8 and 18 years old,

如果你年龄在8到18岁之间，

we want you to share your big question

我们希望你与TED分享你的大问题

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或者是大想法。

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