北京時間7月29日消息，宇宙空間究竟是什麼模樣？近年來，科學家探索了許多解釋宇宙的方法，產生了一些聽起來非常瘋狂的想法：從一個涉及宇宙漂浮在更高維度空間的膜宇宙場景，到描述宇宙膜彼此碰撞形成一個全新宇宙的構想……
1、膜宇宙
我們認為宇宙具有三維結構——可以沿着三個垂直的方向移動，然而，一些理論提出宇宙還存在另一個垂直方向的空間維度，這是我們無法直接感知的空間維度。這個更高維度的空間被稱為“體（bulk）”，而我們的宇宙是一個三維膜，漂浮在“體”內部。
雖然膜宇宙概念聽起來很複雜，但該理論解決了幾個物理學問題，例如：美國哈佛大學理論物理學家麗莎·蘭德爾和馬里蘭大學科學家拉曼·桑卓姆提出了一種膜宇宙的版本，通過提出與我們的膜宇宙平行的其他膜的存在，從而解釋亞原子力的不對稱性。但是僅用一個理論來解釋我們已經知道的事實是遠遠不夠的，它必須做出新的預測，該預測可以通過實驗進行驗證。在蘭德爾-桑卓姆的模型實例中，這樣的測試可能包括測量兩個膜的黑洞釋放的引力波。
2、大碰撞
科學家預測稱，在遙遠的未來，星系最終會漂移至很遙遠的區域，以至於某個星系發出的光永遠無法到達另一個星系。事實上，隨着恆星逐漸衰老走向死亡，將會在一段時間裡沒有光或熱。此時，宇宙將變得黑暗、寒冷、空洞虛無。這聽起來像是萬物終結，但依據一種理論，這實際上是下一個宇宙的開始，處於一個不斷重複的循環中。
大碰撞理論是基於膜宇宙的一種理論觀點，認為我們的宇宙是無數個宇宙之一，大碰撞是指當一個冷而空的膜與另一個膜碰撞時發生的情景，只要有充足的時間，該情況就一定會發生。宇宙學家尼爾·圖洛克和保羅·斯坦哈特認為，這樣的碰撞將產生足夠的能量來創造一個全新的宇宙，他們稱之為“火宇宙理論”，但物理學家加來道雄（Michio Kaku）將其稱為“大爆炸”。
3、充滿等離子體的宇宙
大爆炸仍是許多科學家偏愛的宇宙理論，它由兩個關鍵的觀測結果支持——宇宙膨脹和宇宙微波背景輻射（CMB），大爆炸后不久，宇宙體積較小且處於高溫狀態，充滿着類似太陽釋放的熾熱等離子體。
然而我們仍能觀測到宇宙初期超高溫階段的殘留跡象，當時放射性物質海洋充斥着整個空間，在宇宙誕生之後的幾十億年裡，宇宙膨脹過程已從高溫狀態降低至零下270攝氏度，但科學家通過射電望遠鏡仍能觀測到宇宙誕生之初充斥的“等離子體海洋”。
宇宙微波背景輻射在每個方向上看起來都是一樣的，如果宇宙總是以當前的速度膨脹，就無法解釋了。許多科學家認為，大爆炸後幾分之一秒經歷了一個極其快速短暫的“膨脹時期”，突然的膨脹可從亞原子規模增長至數光年等級。
4、全息宇宙
人們可以聯想一下安全全息圖像，這基本上是一個二維對象編碼在一個完整的三維圖像中，依據該理論，整個三維宇宙可能在其二維邊界上被“編碼”。這聽起來可能不像生活在模擬空間中令人興奮，但它有一個優勢，那就是它是一個科學可驗證的理論，2017年，英國南安普頓大學研究表明，它與觀測到的宇宙微波背景輻射波動模式是一致的。
5、恆態宇宙
美國宇航局稱，大爆炸是我們對宇宙起源的最佳預測，遠古時期宇宙密度較大，未來密度會變小。但並非所有科學家都認可該觀點，部分科學家認為宇宙密度保持不變，即使在宇宙膨脹階段，他們的理論觀點是宇宙每100萬年/每立方米空間大約產生3個氫原子，這意味着宇宙不斷產生新物質，不斷湮滅其他物質，始終處於平衡狀態。但是隨着宇宙微波背景輻射的發現，該理論模擬被認為並不合理，無法解釋諸多宇宙現象。
6、多元宇宙
在宇宙大爆炸的傳統觀點中，為了解釋宇宙微波背景輻射的均勻性，有必要假定早期存在一種超高速膨脹，即所謂的“暴脹”。一些科學認為，當宇宙脫離這個膨脹階段時，它僅是膨脹空間“汪洋中的一個小氣泡”。保羅·斯坦哈特提出的“永恆膨脹”理論中，其他泡沫宇宙不斷地在膨脹汪洋的其他區域出現，構成了一個“多元宇宙”。
這個理論變得更加奇怪，因為其他宇宙沒有理由遵循相同的物理定律，有些宇宙可能擁有更強的引力，或者不同的光速。雖然我們當前無法直接觀察其他宇宙，但其中一個可能會與我們的宇宙發生碰撞，科學家甚至認為宇宙微波背景輻射中的“冷點”就是宇宙碰撞的印記。
7、我們的引力理論可能是錯誤的
宇宙理論依賴於對引力的準確理解，引力是物理學中唯一能在非常大尺度上影響物質的作用力，但引力本身並不能解釋某些天文觀測結果，如果我們測量某星系外圍恆星的速度，它們移動得太快了，如果唯一阻礙它們的是可見星系中的引力，那麼它們就無法運行在軌道上。同樣，星團似乎是由一種比可見物質引力更強的力量聚集在一起。
目前科學家提出兩種可能性解決方案，最受大多數科學家青睞的標準說法是，宇宙中包含無形的暗物質，而暗物質提供了缺失的引力；另一個另類觀點是，我們當前的引力理論是錯誤的，應該被一種叫做“修正牛頓動力學（MOND）”的理論取代，這是科學家在2002年發表的《天文學和天體物理學年度評論》雜誌上提出的。兩種可能性解釋——修正牛頓動力學理論和暗物質，同樣符合觀測結果，但仍需更多的實驗進行證實。
8、超流體時空
超流體時空將時空想象成一種零粘性的超流體，這種流體具有一種奇怪的特性，當超流體被攪拌時，它們不能像普通液體那樣整體旋轉，而是分裂成微小渦旋。在超流體時空中，渦旋可能是系形成的種子。
9、模擬宇宙理論
迄今為止，所有關於宇宙的理論大多數來自科學家的觀測數據，但有一種宇宙理論來自哲學家的觀點。如果所有關於宇宙的信息都是通過感官和科學儀器進入人類大腦，誰又能說這些信息不都是一種巧妙設計的錯覺呢？或許整個宇宙僅是一個超級複雜的計算機模擬系統，科幻電影《黑客帝國》中就存在着類似的概念模擬系統，儘管模擬宇宙理論聽起來很古怪，一些哲學家還是進行了認真全面的分析。然而，目前模擬宇宙理論仍未通過科學理論的檢驗，這是因為它無法被證明是真的或者是假的。
10、宇宙自我中心論
物理定律涉及到一些基本常數，這些常數決定了引力、電磁力和亞原子力的強度。據我們所知，這些數據具有一定的價值，但如果它們與實際數值稍有偏差，宇宙將會成為一個完全不同的區域。對我們來說最重要的是，我們所知道的生活事物，包括我們自己，都可能因某些宇宙常數差異而不存在。尼克·博斯特羅姆在撰寫的《人擇偏見》一書中提出以自我為中心的人類理論，一些人認為這是宇宙是為了類人生命的進化而“有意識”地設計的理論證據。（葉傾城）