宇宙真的是无边无际吗?

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根据宇宙大爆炸理论和爱因斯坦的广义相对论,宇宙并不是无限的,无边无际的,而是有限的,但有限的宇宙没有边界!

很多人对“有限无边”可能很不理解,既然宇宙不是无限的,总会有尽头,也就是所谓的边界!但爱因斯坦的宇宙时空观告诉了我们,我们所处的时空结构并不是平坦的,而是交织在一起的,时空结构被任何有质量的物体压缩,拉伸,折叠,甚至撕裂,而我们本身就生活在这种时空结构中,所以无论如何你找不到宇宙的边界!

那么为什么宇宙不是无限的呢?

假设宇宙是无限的,就会出现一些悖论,最明显也是我们每天都能感受到的一个悖论就是,如果宇宙是无限的,就不会有白天黑夜之分,只会有白天,因为无限的宇宙意味着每天到达地球的星光数量都会是一样的!

同时,宇宙大爆炸理论也说明了宇宙不是无限的,目前我们所知道的可观测宇宙直径大约920亿光年,但事实上宇宙真实大小或远远超过那个数字,因为宇宙一直在加速(超光速)膨胀中!

宇宙是有限的,也会引出很多人关心的一个问题,有限的宇宙“之外”是什么?

什么都没有!或者说没有所谓的“宇宙之外”,所有所有的一切都在宇宙“里面”!


宇宙探索


宇宙到底有多大?不好说,说不好!因为,科学技术有限,理解宇宙也有限。简单的谈论宇宙到底有多大,并没有多大的意义。按照宇宙膨胀与坍缩论,她是持续膨胀变大或偶尔缩小。科学家为了方便探索宇宙,认识宇宙,弄清楚宇宙的距离,以光速(光年)来定义宇宙的广度。根据目前人类科学技术打造而成的光学天文望远镜,最远可以看到二千多亿光年的距离。而射电望远镜可以听到几万光年的宇宙信息,这就是目前人类认识宇宙的极限。但是,宇宙到底有多大,截止到现在,还是非常的糊涂。

据天文科学家通过光速计算获得的宇宙年龄约为137亿年,而在2008年2月,美国NASA宣称通过哈勃光学天文望远镜发现2400亿光年的星系,那么这个光跑到哈勃望远镜花费了2400亿年。如果NASA的发现属实,就存在一个矛盾。宇宙年龄137亿年,而这颗星系已经在2400亿年之前就存在。那么,先有星系?还是先有宇宙?通过这个对比,我们至少可以知道,两者答案要么有一个是错误,要么全错。

宇宙,犹如一个气球,有人在吹气,不断持续膨胀与扩大。正如古人所说,宇为空间,宙为时间。以时间与空间构造起来的宇宙,没有谁能够具体说清楚她到底有多大。有些人好奇的问,宇宙外面又是什么? 其实,这一切离我们太过于遥远。将宇宙理解为空间即可,一个可以容下可容得下的星球空间。至于是否存在边际,那是未来科学家需要论证的事情。


汽航岛


妈咪叔来回答一下这个问题。

宇宙是否有边界这个问题困惑了人类数千年,一度认为是哲学问题。公元前6世纪,塔兰托的毕达哥拉斯学派哲学家阿尔库塔斯写道:

“如果我发现自己身处最遥远的天空,那里有不变的星辰,那么我能否伸展手臂或伸出一根手杖,抵达天空以外呢?如果做不到的话是很荒谬的;但如果做得到,那么外面就存在,要么是物质,要么是空间。以这种方式人可以抵达更远,直到尽头,反复问着同样的问题,是否总会有空间可以伸展手杖。”
然而无限空间于宇宙存在固定边界二者看起来都是很荒谬的。爱因斯坦在发表广义相对论之后似乎找到了第三种解释:

宇宙可以是有限的,但同时没有边界。

乍一听,What?有限无界?没有学过广义相对论的我们该如何理解呢?

举个例子,我们生活在地球的表面,地球的大小是有限的,但是你能找到地球表面的边界吗?如果你按照一个方向一直走下去,就会回到原来的位置。因此地球表面也是没有边界的,这要看我们如何去定义。

宇宙的构造和地球表面差不多,如果我们乘坐宇宙飞船沿着直线飞行,在宏观视角看来,我们会环绕宇宙一圈,最终返回原点。(但自己却认为是一直向前走的,这与在地球表面行走一样)。像这样有限但无边界的三维空间,称作三维球面。

要想理解三维球面并不是很容易,如果你对高等数学有一定研究的话,实际上球面是在R^3中由方程x^2 + y^2 + z^2 = 1确定的一系列点。而三维球面就是在R^4中由方程x^2 + y^2 + z^2 + u^2 = 1 确定的一系列点。具体形状没法画出来,因为涉及到第四个纬度。

但我们可以尝试这样想象一下。我们先从普通的球面开始。把地球任意分割一半,然后压扁,就像下图。

南半球的居民在某种意义上被北半球“包围”,因为无论他想从哪个方向离开他所在的半球,最终都会到达另一个半球。也就是说无论我们如何分割,结果都一样:每个半球都包围另一个半球,也被另一个半球包围着。

三维球面也可以用类似的方式来表达,但要附加一个维度:两个球表面完全粘合在一起。(请打开脑洞)离开一个球面,就会到达另外一个球面。这就是三维球面。因为球体的大小是有限的,但是却没有边界,所以说宇宙是有限但无界的。

妈咪叔专注趣味物理科普,理性分析。


妈咪说MommyTalk


先上结论,宇宙并不是无边无际的,而是有边无界。

回顾一下宇宙模型的历史,最早有古代中国的盖天说,这个我们很熟悉,“敕勒川,阴山下,天似穹庐,笼盖四野”,说的就是这种宇宙模型,后来还有浑天说,就是张衡的浑天仪,大体意思就是宇宙就象鸡蛋一样,天是蛋壳,地是蛋黄,是不是也点象托勒密的地心说啊,是的,不过浑天说更科学一点,因为张衡认为地球是圆的,而地心说认为是平的,也更复杂一点,他们才十二星座,我们有二十八宿。



古希腊主要就是地心说,后来是哥白尼的日心说,布鲁诺又进一步推广,认为宇宙无边无际,根本就没有中心,题主的观点应该就是这时候来的。

这么重要的事情怎么会少了爵爷牛顿呢?爵爷根据他的经典力学和欧几里得几何提出了宇宙模型,就是宇宙无边无际,但是爵爷很审慎地指出这只是一个假说。

爱因斯坦根据相对论提出了宇宙有边无界模型,就是宇宙静态模型,还是打个比方吧,假设地球就是宇宙,对于蚂蚁来说,相对于地球来说,蚂蚁就是一个二维生物,这个宇宙是有边的,我们人类可以证明,但是是无界的,因为蚂蚁永远不能走出的范围。



但是爱神的宇宙模型有一个缺点,就是只有引力,没有斥力,那么最后宇宙还不是得挤成一个疙瘩,这也是当年困扰爵爷的问题。

所以爱神就加了一个宇宙项,来平衡这个矛盾,这绝对是画蛇添足了,弗里德里曼根据爱神的宇宙方程(没有宇宙项的模型)得出来一个新解,证明宇宙是在不断膨胀的,后来被哈勃的观测证明是正确的。

看来数学好是非常重要的,爱神也认为这是平生最大错误。

然后就是宇宙大爆炸模型,认为宇宙是一个奇点爆炸而来,奇点之处所有物理定律失效。这就是目前主流的宇宙模型。



当然还有弦理论宇宙模型,一个比喻就是宇宙就好像一块烂毛巾,四处是洞,而且还相互缠绕。

不过有一点可以肯定,宇宙是有边的,并不是无限的,但是宇宙是无界的,因为我们走不出去。

至于宇宙之外是什么,还有奇点之前有什么,这些问题不许问,为什么呢?因为我们是虫子。


闲时乱翻书


到目前为止、有关宇宙的概念、定义、还不是十分的清晰。

有的说宇宙是万物的总称,是时间和空间的统一,在时间上没有开始没有结束,在空间上没有边界没有尽头。宇宙是由空间、时间、物质和能量、所构成的统一体。根据大爆炸宇宙模型推算,宇宙年龄大约138.2亿年。

哲学是这样描述宇宙的:宇宙是“时间无尽永前、空间无界永在、质量无限永有”的存在;宇宙只有一个,包含所有的物件和事件。

现在,人们普遍认为、由“大爆炸”产生的时间、空间、物质和能量所构成的范围就是宇宙。然而,在时间上,“大爆炸”是有开始、也应该是有结束的;在空间上,“大爆炸”所形成的范围是有限的、是有大小、范围和边界的。这个与宇宙的定义相矛盾。还有,有科学家认为“大爆炸”不可能单独存在,不可能是唯一的,很可能有许多“大爆炸”存在,这样、就产生了多重宇宙。而多重宇宙又与宇宙只有一个的定义相矛盾。

也许,我们所处的宇宙只是一个“子宇宙”,许许多多的“子宇宙”组成了一个“母宇宙”。在母宇宙里面,子宇宙的产生和消亡、此起彼伏,永不停息。

母宇宙是没有开始、没有结束、没有边界、没有尽头的。


幸福快车HYLFDC888168


能正确回答这问题的人,还没有。已有的答案,都是猜想。如宇宙大爆炸理论认为宇宙只有138亿光年大小,或者又说观察到的宇宙直径是920亿光年,且不说这个大小准确如何,说宇宙是有限的,是这个理论所确定的。常识中,任何有限的物质,必存在于一个有限的空间,哪么,他们说的那个有限宇宙也是存在于某个空间吗?若是存在于空间,那些空间是没有别的物质吗?谁能证明什么空间绝对无物质?若他们那个有限宇宙外面也是物质空间,那又要请问,外面的物质空间与他们那个有限宇宙不同在那里?我认为,说宇宙有限,是一个最站不住脚的理论。因为任何物质存在于虚无都是不可想像的。至于有限无界的说法,也不合逻辑。任何有限的东西,与它的外界之间,都是有界线的,皮球、鸡蛋这些球状体,与它所在的外界,也都是有界限的,用球面上无界线,不能证明一个有限宇宙与它的外界是无界线的。因为任何界线都不是一个面和自身的比较,只有两个面之间才有可比性。从大家所观察的宇宙,只有物质和空间这个唯一的复合存在来看,我宁愿相信她是无限的。


长眉1958


要想搞清楚宇宙是否无边无际,首先要搞清楚宇宙的定义是什么。几乎每一个人都听说过宇宙这个词语,可是知道宇宙真正定义的人有几个呢?

个人认为,宇宙应该定义为一切存在物质的空间集合。此处的物质应该包括电磁波,因此宇宙也包括所有的真空环境,也就是一切存在电磁波的空间都属于宇宙的范畴。这样来看,宇宙可能是不连续的,尽管目前的科技无法探测到还不存在电磁波的空间,但不代表不存在这样的空间,如果真的存在那么就是宇宙之外。

目前基本认为宇宙诞生于宇宙大爆炸,这样默认为大爆炸之前是混沌的,目前宇宙的膨胀仍是那次大爆炸的延续。根据光速最快原理,宇宙大爆炸扩张的速度不可能大过光速,因此宇宙的半径大小不可能大于宇宙大爆炸到现在光跑过的距离,因此可以推断出宇宙的边界为:光从宇宙大爆炸时期到现在跑的距离。但是这种猜测正确的我前提是宇宙大爆炸理论是成立的。

其实宇宙的大小,边际问题,只是为了引起大家的科学好奇心,但要真正去研究,会发现很多漏洞,什么是宇宙,或许全世界都没有一个合理的定义。目前一些公认的理论,也许也是经不住推敲的,很多东西都需要去完善,可以引发大家的思考,这也是这个问题的意义所在。


晨阳之源


宇宙是无中生有出来的!没有的可以生出来你奇不奇怪?不用神奇,就是如此!为啥?因为现实就是如此,古代的外星人早就把秘密告诉我们了,太极阴阳无中生有。我们生活在无限循环变化两个对立的状态中,阴阳两态分别控制着两个重叠的世界,阴阳独立存在,通过各自的中心转化并控制两个独立又关联的世界。。。。。

一个消失只要另一个存在就会再生出对应的一个。

况且宇宙不止是2个态,3个态呢。。。。。几个重叠的世界?9个。

虚无是因为能态为0,这是阴阳抵消不再直接被我们的物质感受,但在底层控制着看得见世界,比如光,就是不平衡的阴阳单元,当被你看见并感受到他的多大不平衡态时,他或许已经完成阴阳平衡并泯灭到物质无法感知的空间单元并高速穿过。

漆黑无边的宇宙边界或许不断的生长消失,或许边界就是另个维度,因为无法感不知所以成为边界-----黑暗的外太空边界,和黑暗的黑洞边界?????


小子狗狗


宇宙有没有边界,对人类来说没有多少意义。因为宇宙太大,仅仅说我们所在的太阳系,虽然有限,但对一般人来说,对整个人类来说,都是不可逾越的范围。也许有一天,几个宇航员可以飞离地球,但相对于多少亿的人口,实在太少。这几个宇航员上天的背后,是千千万万工程人员的努力。实际上,离开了地球,这些宇航员不久就会死去;即使不死,长期的宇宙航行,骨骼疏松,寂寞,心理负担难以长期承受;宇星球之间太遥远,也难以到达其他星球,到了,没有地球的支援,凭这几个人根本无法应对环境;离开人类种群,这几个人无法繁衍后代,生下来无法存活,最多一两代,终将全部逝去,成为一去不复返的悲壮旅行。


青山不掩


先定义一下我们所讨论的宇宙。其外延是所有物件和事件的范围,内涵是各种物质与存在的总和。换句话说,我们讨论的宇宙是某次大爆发形成的那么“一大堆东西”的范围,而不是整个虚空。这样看来,这一堆东西肯定是有边界的,所以才有人说,宇宙之外可能另有许多宇宙,组成“宇宙系”,“宇宙群系”……类似我们放大的星系。一言以蔽之,我们所认为的某次大爆炸的产物,是有边界的。


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