宇宙到底有无边际?

阳光雪人


宇宙有没有边缘?这算是一个老生常谈的问题。当我们在夜晚仰望天空,皎洁的月光,闪烁的星星,顿时让我们浮想联翩,在此时,脑际间不经意的就会出现一些疑问,宇宙有多大?有没有边缘?

宇宙的大,大得穷尽了我们的想像,资料显示“可观测的直径有930亿光年。”也就是说,从某个点为中心算起,超过450亿光年的距离仍然看不到宇宙的尽头,即我们所说的边缘。我们从科学家的研究结果知道,光的速度以秒计算,一秒光速走过的距离接近30万公里,地球与月亮的平均距离是38万公里,也就是光速一秒多一点点的时间就能从地球到月亮,一个小时就有3千多个从地球到月亮的距离,那么一年、十年、百年、千年……直到450亿光年的时间走了多远?宇宙有多大?这个想想都觉得不可思议!

也正因为宇宙的大,我们看不清它的真面目,还没能揭开它的神秘“面纱,”才让我们对其产生了浓厚的兴趣。目前科学家对于宇宙的大多研究,还只是停留在理论基础上,没有给我们揭开更多的东西。于是我们就出于好奇产生了各种各样的同题,比如宇宙上面有什么,有跟我们一样的智慧生物吗?上面有什么我们未知的东西?宇宙有边缘吗?等等……

好奇是学习的动力,探索是进步的开始。让我们回到问题本身,来探讨一下宇宙的边缘问题。在这之前,我们还得有必要弄清楚两个事情:

第一,我们所谓的宇宙的“边”是什么?

目前我们的世界和宇宙从肉眼看到的和感受到的,分两种形式存在,即空间和实体。这两种形式对立统一,我们每天面对的事物,不是实体就是空间,不是空间就是实体,空间里有实体,实体里有空间,但多数还是空间包围着实体。

再看宇宙,宇宙是由空间和星体、星云、尘埃这些实体组成的。在这里,实体是包含在空间之内的,所以我们可以把宇宙看成一个空间。既然事物都是对立统一的,正对反,阴对阳,虚(空间)对实(实体),我们前面也说过我们的世界和宇宙是以实体和空间的存在形式,那么宇宙空间的边,就应该是一个实体,而非空间了。这就像一个房间的空间,它的边当然是到达四周墙壁的位置。

虽然我们求证到宇宙的边是一个实体,但问题也没有终止,问题依然还存在问题:这个实体的边有多厚?它是像墙壁一样的厚度还是没有尽头?如果有尽头,那就代表外面还有一个空间,然后空间之外可能还存在实体,实体之外还会存在空间……这是一个无穷尽的问题。如果我们真的看到了宇宙的边缘,那也只能证明宇宙之外还有宇宙。

但是如果我们换成另一种说法:宇宙是无穷无尽的,没有边缘的,那这些疑问都将归零,把无穷尽的问题变成了宇宙的无穷尽。

第二、宇宙(或宇宙万物)是从无到有的吗

仍然按照我们之前的说法:宇宙世界是按空间和实体的形式存在,那么我们这里说的“无”便是空间,反之“有”就是实体了。

如果从无到有是多数人的看法和思维方式,对“无”和“有”的理解也没有错的话,那么我们似乎看到了问题的答案:如果宇宙从一开始就是一片空间,到处空空荡荡,什么也没有的话,那它哪里来的“边”?它也只能是无边无际,到处一片虚空了。这也能解释为何宇宙如此之大。

但是说到这儿,答案仍有两个疑问。第一个疑问:既然我们说到了“无”,那也得说到“有”,那“有”又从何而来?资料里有关于多数科学家的解释“是大爆炸产生的气体云团,旋转组合,构成了早期的星球肧胎”,有了这些物质,那一步一步演变成现在的许多物体,这个理论也是非常有可能的。

第二个疑问。可能很多人也看到了,我们这里说的宇宙起源跟“大爆炸”是有出入的。我们说的宇宙“从无到有”,是我们一般人的思维方式,但“大爆炸”理论好像是从“有”的角度出发的。因为我们按照正常的理解,爆炸是要物质和介质的,如果一个地方空空洞洞,没有物质和介质,如何能实现爆炸呢?这是我们还没有弄明白的地方。

当然,大家说的都是推论,还不一定是最终的结论,有些推论会在今后的研究和认识中修改和完善的。在这里我们大胆作出我们对宇宙和“大爆炸”的看法――如果我们的“从无到有”的思维方式是对的,那么无(空间)也是在有(大爆炸)之前的,这说明大爆炸之前,空间(无)己经存在。况且,大爆炸的介质“高密度和高温度”也要遵从从无到有再到高的一个发展过程,它要积聚一个可以冲破从无到有的临界点的力量才能爆炸,这个过程正是从“无”中来的。由此我们认为并不是大爆炸创造了空间,而是空间里产生了大爆炸,引申出来的意思就是:并非大爆炸创造了宇宙,而是空间产生了大爆炸,大爆炸产生的物体和原来的空间共同构成了现在的宇宙。我们认为爆炸只是产生了物体,实现了从无到有的突破,爆炸只是宇宙起源的一部分,不是全部。

通过以上分析和推论,我们认为宇宙是没有边的,是无穷无尽的。


乙棵大白菜


先说结论,宇宙是有限,但是没有边际的。


要回答这个问题,我们就要理解到底什么是宇宙。

大多数人认为,宇宙就是一个空间,里面有无数的星系,无数的恒星,无数的行星,但只不过是一个空间。

那么根据这种看法,宇宙是一定有边际的,因为一个空间,不论多大,总有一个限度,有一个可以衡量的极限。

那么问题来了,假设我们找到了宇宙的边际,那边际外面是什么?难道边际的外面就不是宇宙了吗?

图为哈勃望远镜下的宇宙,图中的每一个小亮点都是像银河系一样大的星系。



宇宙的定义

想要知道这个答案,就必须明白宇宙真正的定义,严格的宇宙定义属于哲学范畴,哲学范畴的定义都包含内涵和外延,那么宇宙的定义如下:

内涵:宇宙是“时间无尽永前、空间无界永在、质量无限永有”的存在;
外延:宇宙只有一个,包含所有的物件和事件。

从严格的定义出发,宇宙空间没有界限。根据哲学,宇宙是否有限是一个无法讨论的问题。

然而从我们这个包含无数星体的宇宙空间是有边际的吗?再大的空间是否也有一个边际值呢?


宇宙的起源

宇宙是如何起源的,现在最被学界认可的起源理论是大爆炸理论。在大爆炸之后,宇宙是在不断膨胀,而膨胀的速度还在不断加速,所以按照这个理论,我们永远无法定义一个在不断增加的空间的边界,因为他是不断变化的。

那么,这个问题就没有办法衡量了吗?也不尽然。

从物理学的角度,很多的科学家有不同的假说,其中最有名的是爱因斯坦的有界无边假说,和史蒂芬霍金的无边界条件理论。


爱因斯坦的理论——有界无边

这个假说的意思是:“宇宙是有限的,但是并不存在边界”。

根据爱因斯坦的相对论,宇宙是一个四维空间,在宇宙的任何一点观测宇宙的大尺度结构,所观测得到的结果都是相同的,换言之,宇宙没有空间上的中心。广义相对论已经证明,光线并不一定就是按照直线前进的,时空弯曲会改变光的前进路径,而这种时空的弯曲也许就是宇宙有界无边的罪魁祸首。

爱因斯坦在相对论中,将时间作为特殊轴加在了三维空间上。并指出四维空间是一个弯曲的空间,这便是有界的来头,而无边是指,从宇宙任何一个地方出发不断前进不停下,最终会回到原点。


史蒂芬霍金——无边界条件理论

1981年,史蒂芬霍金在爱因斯坦相对论的基础上提出,无边界条件理论,认为宇宙是一个超球体。

怎么理解呢?以我们的地球为例,我们的地球是有限大的天体,但是地球是一个球体,所以地球是没有边界的,这就很好的解释了宇宙的有限,但是无边因为宇宙是一个超球体。不理解的话可以看下图,就是超球体的样子。不论从哪里出发,只要朝着一个方向前进,总会达到原点。


写在最后

目前学界也有很多的理论,可以帮助我们理解宇宙,包括多维宇宙,平行宇宙,弦理论等。

宇宙是否有边际这个问题,是个很好的问题,也是很难解释的问题,我只能尽力用语言表述清楚,但想要更进一步的理解宇宙的本质,还有很多的东西要学。


赠君以醍醐,莫为世间浊酒醉


无醉大侠



从最新的观测资料看,人们已观测到的离我们最远的星系是137亿光年.也就是说,如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出,那么要经过137亿年才能到达地球.这137亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围.再说得明确一些,我们今天所知道的宇宙范围,或者说大小,是一个以地球为中心,以137亿光年的距离为半径的球形空间.

当然,地球并不真的是什么宇宙的中心,宇宙也未必是一个球体,只是限于我们目前的观测能力,我们只能了解到这一程度.所以宇宙没有边界,以我们的观测能力决定了我们能看多远,我们的观测能力在发展,观测的范围也在变大.不过按照宇宙大爆炸的理论,宇宙还在不断的扩大.茫茫宇宙无边无际,其深邃让人难以想象,1999年4月,美国纽约州立大学的一个天文研究小组,利用"哈勃"太空望远镜的巨大威力.经过2年多时间的周密观测,并用电子计算机进行科学处理,剔除了分布在该方向上交迭在一起的400多个天体图像,于"请"出了一个最古老星系,从它退行膨胀的速度高达光速的96.66%推算,它应处于137亿光年的宇宙边缘!137亿光年的距离实在难以比喻,连最快的光也要疾行137亿年才能到达.

由此可见,这个最远的星系也是宇宙大爆炸后不久的天体,是极其珍贵的最古老的"宇宙化石\


庭前赏花


宇宙以自身的物质和能量形成特殊的边界,用来隔绝外部不遵守我们宇宙规则的地方。如果真的有宇宙边界的话,那么我们也不会很容易就能够到达宇宙边界,或者是还没有到宇宙边界就会被宇宙边界足以扭曲时空的力量给拽回来了。人类可能是很难从宇宙走出去的,因为一旦走出去的话,一旦跨越了宇宙的边界,人就很可能不再是人了,可能会变成最基本的粒子状态,甚至是化为一片虚无。

人类能够看到的宇宙,只是宇宙的一小部分而已,而人类所了解到的宇宙的范围,仅仅是大海之中一片不起眼的涟漪。有人认为,应该说很多人都认为,宇宙应该是无边无际的,不过也有一些人认为宇宙是有边界的。认为宇宙没有边界的人认为,如果宇宙有边界的话,那么宇宙的外面是什么呢?是宇宙还是不是宇宙呢?这是一个哲学问题。但是那些认为宇宙有边界的人认为,宇宙诞生于一场大爆炸之中,之后一直处于极速膨胀之中,所以它应该是有边际的。

目前人类所知道的宇宙的可观测直径是930亿光年,但是这只是人们通过计算得到的数据,实际的宇宙到底有多么大,我们还不得而知,甚至于我们现在能够用望远镜看到的宇宙的范围,半径也只是138亿光年,因为宇宙的年龄也只有138亿年,所以我们能够看到的最远的地方,就是距离地球138亿光年之外的地方了。


健康美化生活


宇宙中的各种物质(目前人类已知的)都是在按照某种规律运行,但这个规律适用于宇宙所有物体吗?说到底人在宇宙中根本起不到任何作用,更谈不上说人是宇宙的主宰。

宇宙,物质就这样无意识地运行着,那就说无生命无意识才是宇宙永恒的真理,或是说,这种无生命无意识只是对于人类界定的所谓的有生命有意识而言的,对宇宙来说,这些星球以及他们的运行本来就是生命的一种存在形式,它本身的原则就无所谓挣扎生与死,存与灭。这些生死存亡之类的,或是有无边界之类的问题都是人类自身为了探索世界,认识自我,而运用自己的一套知识体系给外界强加的描述和解释罢了。而且这些问题不仅仅是天文方面的,它更像是一种哲学问题,我觉得既然如此,那就多看看中华民族的宝藏《周易》《庄子》《道德经》之类的书籍(并不是说我对这些书籍有多深的研究或是理解,只是里面的某一段文字,某一句话就可以引发我对这些问题的思考,或是解决我对这些问题的某方面的疑虑)。

如果非得说宇宙边缘这个问题,我最近有了一个新的想法,那就是我觉得宇宙是有边缘的,但这个边缘并不是所谓的用光速朝外寻找,而是朝内寻找,意思就是说我们踩在脚下的地球以及其他星体的表面就是宇宙的边缘,而星体以内便是宇宙以外。这样,宇宙的边缘以外便是一些实实在在的物质而不是虚空幻境。这些想法来源于,现实生活中,两面镜子相对而立的话,你就会看到镜子中的镜子是无边无际的,那你这样一直去寻找这个的尽头在哪里,根本就是徒劳的,反而回头一看,他的尽头其实就是一开始的两面相对而立的镜子。

正如佛家所说“苦海无边,回头是岸”,宇宙也是如此,不要一直无谓地朝外寻找,自己出发的地方便是尽头。在数学上也体现过这个问题,有一道数学题,要求用最少的篱笆围出最大的圈,然后一个数学家用最少的篱笆围了一个最小的圈,然后他现在圈子里面说我现在就站在圈子外面,那你如果用一般思维去寻找这个圈子的边际的话,绕地球一圈,最后发现你还是回到了原地。所以说,出发的地方便是尽头,这就是我最近对宇宙边际的想法。


唱歌找不到调调


无边无际





奋斗的小青年t


可以从以下几方面理解:

1.从最新的观测资料看,人们已观测到的离我们最远的星系是137亿光年。也就是说,如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出,那么要经过137亿年才能到达地球。这137亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围。再说得明确一些,我们今天所知道的宇宙范围,或者说大小,是一个以地球为中心,以137亿光年的距离为半径的球形空间。当然,地球并不真的是什么宇宙的中心,宇宙也未必是一个球体,只是限于我们目前的观测能力,我们只能了解到这一程度。

2.所以宇宙没有边界,以我们的观测能力决定了我们能看多远,我们的观测能力在发展,观测的范围也在变大。不过按照宇宙大爆炸的理论,宇宙还在不断的扩大。

3.茫茫宇宙无边无际,其深邃让人难以想象, 1999年4月,美国纽约州立大学的一个天文研究小组,利用"哈勃"太空望远镜的巨大威力。经过2年多时间的周密观测,并用电子计算机进行科学处理,剔除了分布在该方向上交迭在一起的400多个天体图像,终于"请"出了一个最古老星系,从它退行膨胀的速度高达光速的96.66%推算,它应处于137亿光年的宇宙边缘!

4.137亿光年的距离实在难以比喻,连最快的光也要疾行137亿年才能到达。 由此可见,这个最远的星系也是宇宙大爆炸后不久的天体,是极其珍贵的最古老的"宇宙化石",因为在探索宇宙起源、演化,宇宙早期历史将有无可估量的意义。

5.宇宙不是无限的,或者说,我们所居住的这个狭义的宇宙并不是无限的。它的边界在哪里、以何形式存在现在尚在争论,但“我们的宇宙”不是无限的,这个观点基本已经得到了认同。

6.现在一个观点认为,在宇宙的边缘时空是扭曲的,就是说你能无限接近它,但无法到达它。

7.至于广义的宇宙,即“我们的宇宙”之外的宇宙是否无限,这个就说不清了,正如无法对夏虫语冰,现在的人类科技对此还毫无认识,现在的研究尚未突破我们的宇宙这个范围。

宇宙是无限的,但是是有界的.霍金理解的宇宙就象一个篮球一样,你在球面上无法找到起点和终点,但它却是有界的.就象很多天文学的书籍里面都有介绍,如果看看斯蒂芬.霍金的著作会明白得更多,或者从大爆炸理论里可以得到,我们的宇宙仍然在膨胀之中,星系彼此仍然在退行,也就是我们所认识的宇宙仍然在膨胀,在延伸,在扩大,但还没有到它的尽头。











蓉城老师说语文


有时,会有一个很大的观点被提出,它会改变我们对自身的想法。1543年,Nicolas Copernicus证明地球并不是宇宙的中心。1920年代,哈勃看见宇宙中所有的星系正在加速远离彼此,这让人意识到宇宙并不是永远不变的,而是创始于一个爆炸性的时刻,宇宙大爆炸。

如今,我们面对另外一个里程碑式的改变,我们长久以来想像宇宙是无限大的,但现在很多宇宙学家认为,宇宙是有限的,其中一些人相信,他们知道宇宙的形状。

如果我们确实发现了宇宙的边缘,我们必须面对另外一个非常具有挑战性,令人不安的问题:边缘之外有什么?

首先我们知道的,是希腊的哲学之王名字叫Architus,他对于宇宙为何是无限的有一个论证,他说,如果我们来到宇宙的边缘,射出一支箭,这支箭就会到达下一个「宇宙边缘」,如此循环,得出宇宙必须是无边的。

Architus的想法是两千年来科学家的教条,那就是我们的宇宙必须是无限大的,而且永远存在。当时在这个教条被改变了,宇宙无限说存在一个问题,不止空间无限,而且时间也是无限,无始无终,我们拥有无限的星体,所以,如果宇宙是无限的,天空会全部是明亮的,但这并不是我们在晚上看到的,事实上,黑暗无处不在,我们会发现,我们并非处在一个无限的宇宙中生活。

正是黑暗的天空启发了一个关于宇宙的革命性的想法,那就是它不可能永远存在。宇宙大爆炸,是我们能看见所有空间和物质的一刻,从无到有,从一点扩张开来。

但是大爆炸理论对于天文学家探索宇宙的边缘又衍生出一个问题,因为光需要时间穿越极大的空间,太空人总是看到过去发生的事情,直到他们没有时间了。所以当我们在晚上看星星的时候,我们看到额是许多年前的星星,然而我们再也看不到137亿年前的星系,那就是大爆炸的馀晖,宇宙背景微波辐射!

它描述了一副宇宙外观的图,大约宇宙大爆炸40万年后,宇宙充满着炽热的气体,等离子体,光线其实不能去任何地方,所以我们不能再往回看了,就像我们不能看到太阳内部。

宇宙背景微波辐射就像一个屏障,在那后面,可能有一个边缘,或者,宇宙并不是永远延伸。但无论我们的望远镜有多么强大,我们永远看不到那个领域。

但或许我们还有其他方法去探索是否我们的宇宙有一个边缘。Janna Levin是个理论学家,他用複杂的数学模型去解决科学中最具挑战的问题。相信我们都玩过很多游戏,在游戏场景中,当游戏中的人物到达最左边,就会从最右边出来,同样的,当到达最上边,就会从从下边出来。

如果我们的宇宙是有限的,科学家相信它的边缘时有联繫的,那就是整个宇宙有点像一个巨大的游戏场面。就像一个大圆球,没有人能找出它的边缘在哪里,所以感觉就像它是无边际,无限的,而当我们生活在这样的宇宙里,我们不能走出去,因为没有其他维度往下看着我们的三维空间的宇宙,所以那很难被观察到!

如果我们生活在一个宇宙立方体里面,有个方法可以让我们探索宇宙的边界,不是用飞船飞越它,而是站着不动看着光线,就像它包裹着宇宙。如果宇宙像一间房子那么大,而你拿着灯笼站在中间,光线往你身后照射出去,透过一扇牆,从另一面射进来,你会在你前面的牆看见你后面的影像,这房间明显复盖着镜子,无论你看那扇牆,你都能看见自己的影像。

当我们抬头看星空,我们看不见这种玻璃大厅。空间太大了,光线需要几十亿年才能在宇宙来回一次,空间和时间在这种宏大的尺度里,意味着镜子里的影像不再一样。如果我们能呆在一个30光年宽的玻璃大厅里,我们看到的是30年前的自己。

我们的银河系大约存在有130亿年,几乎和宇宙一样久远,或许有一个遥远的银河镜像躲藏在夜空里。假设能看到它50亿或者100亿年前的样子,我们如何能认出它年轻时候的样子?

想像一下,如果整个宇宙就像一间房那么大,而空间能头尾相连地捲起来,那么每扇牆都是能通过对面的通道,往周围看,我们会看到自己的影像,就像在水晶里被多重複制,而且每个版本都能往回追溯一些。

爱因斯坦的相对论显示出宇宙是一种有弹性的类纤维结构,物质和能量都会影响它,爱因斯坦想像宇宙是一张平滑的毯子,无限延伸,但不表示它不能是有限的,而且是头尾想接捲起来的。

当发现地球是圆形之前,人类也一度有这样的疑问:地球是否是无限的?如果是有限的,地球的边缘会是什么,一直走到边缘会不会掉下去?而如今我们知道地球是圆形的,是有限的,没有所谓的边缘。但上升到空间更大的宇宙,也会像地球一样,是有限的吗?

目前的所有理论只是猜测,因为宇宙实在太大,远远超出了人类可观察范围,人类不可能像麦哲伦环游地球一样去环游宇宙,发现又回到了出发的位置证明宇宙真有限的。所有的不解或许都缘于人类本身生活在宇宙中,而不能走出宇宙,所有观察的事物都是片面的,或许存在更高的纬度,当我们在高一级的维度里重新观察宇宙,会恍然大悟原来宇宙是这样的。但无论如何,人类智慧是无穷的,我们会不断挖掘更深的理论和更多的奥秘!


海外有趣分享


数学上 很多宇宙整体拓扑模型都是可能的,包括有界和无界 物理上 我们不知道 这方面霍金数学做了很大贡献 但是物理上没有结论 目前去普遍接受的是有限无界

目前测量的微波背景辐射表明,宇宙还是比较平的,也就是比较接近欧几里德空间,如果宇宙是完全平的,宇宙的整体拓扑应该平的或者柱形,或者莫比乌斯带,不过我所知道的宇宙模型中,没有一个是可以定义中心的,所以现在没人知道到底宇宙有无边际!


金色电影拾光


你能不能问点我知道的问题[呲牙]



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