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1 # 科技眼Te
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2 # 生活槍手朗朗
愛因斯坦廣義相對論的致命瑕疵就是:虛無的空間是彎曲的,而且按這個邏輯,必然推出宇宙是一個巨大的球形空間,也必然支援宇宙大爆炸謬論。
▲彎曲空間的三洞:黑洞、蟲洞、白洞。
空虛空間,怎麼彎曲?這是什麼邏輯!閔氏空間與黎曼幾何怎能代表物理世界!
只要不是瘋子,物理直覺總是:只有物質,才有彎曲。例如:水的波浪,空氣的漩渦,子彈的拋物線軌跡,席夢思的凹陷,透鏡的凹凸。
▲電腦虛構的彎曲空間,不少人信以為真。
世界是物質存在的世界,空間是物質運動的空間,時間是物質運動的時間。離開物質的空間,就是徹頭徹尾的純數學的虛無主義。
愛因斯坦之流說,宇宙是有界的無限的馬鞍模型。而且為此辯護說,好比在地球某處一直走,一直在迴圈,無限地走下去。這是詭辯!
一個具體的“無窮小”的地球,豈能與無始無終、無邊無際的“無窮大”的宇宙相提並論!今日宇宙物理,偽命題大行其道,簡直一鍋粥。
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3 # 先生242470081
其實都沒有什麼難的。所謂時空彎曲是廣義相對論得出來的結果,它不是宇宙空間的真實情況。廣義相對論是把狹義相對論的慣性系推廣到的一般參照系,又假設引力等效加速度。不管怎麼假設,都是認為引力或引力效應是由物質引起的,這是所有引力理論的錯誤所在。因為所謂的引力,不是引力,而是物體周圍物質對物體的作用力。物質只是這種力的受體,而不是力產生的原因。
宇宙膨脹是真的,但這不需要什麼能量。宇宙存在的背景就是有強大散射力的虛無,宇宙就是抵消了散射力而聚成形的,又聚成不同層次的不同物體。一旦聚集力變小了,宇宙自然就膨脹了。
所謂時空原點也不是什麼從大爆炸開始的,宇宙也不是大爆炸產生的。宇宙中的一切都是安排好了的,按著順序在發生著。事物之間也充滿著物質,這種物質決定著事物發生的順序,實質上這種決定事物發生順序的物質就是時間。事物的發生也存在著間隔,也是由物質隔開的,而這種物質間隔就是空間。宇宙中也有不存在間隔和順序這兩種物質的區域,這個區域就沒有空間和時間。宇宙中有很多不同的空間和時間,有的空間大,有的空間小,時間的快慢也不一樣。
宇宙是有邊緣的,宇宙外面就是超越宇宙一切的散射力。宇宙內的一切都沒有能力衝出宇宙的,如果真有宇宙之外的力量使宇宙內的東西出了宇宙,那一下子就散掉了,沒了。
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4 # 閭丘無窩
時空彎曲摺疊就是俗語鬼打牆,其他宇宙澎脹等等都與此差不多同一根源。佛法中叫幻惑法,其實應該分開稱幻法和惑法。他界生靈對人視聽覺等等進行干擾就會產生怪象,作用一人為惑,多人為幻。這牽扯太多,說起來很長,與禪定密切相關,屬超越法範疇。有興趣者另外探討。
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5 # Chinsong
唉,這些問題都算得上是宇宙的終極命題了,是那些自以為站在科學巔峰的大神吃飽了飯無所事事所要考慮的問題,他們的本質工作就是研究這樣莫名其妙的東西,再發出一些莫名其妙的說法或理論作為成果。
對我這樣的吃瓜群眾來說每天為柴米油鹽的生計奔波,那有那麼多功夫整天思考這些莫名其妙杞人憂天的問題,對我們來說只要天塌不下來,每天都有磚搬,有碗飯吃管你什麼時空彎曲、時空膨脹,即便存在另一個平行宇宙當富豪的我,那也不是我,與我無關。
在我們吃瓜群眾眼裡,不管時空再如何彎曲,身處其中的我們是絲毫無法感受到這種彎曲效果的,在我們眼裡都是平直的世界,不識廬山真面目,只緣身在此山中。
時空膨脹,就更是大範圍大尺度下的觀測效果了,像我們的太陽系就算範圍有一光年那麼大,膨脹產生的效果一年也就增加個幾米到幾十米大小的範圍,對於一光年來說可以是微不可查。
而時空原點、奇點、黑洞之類,就更是莫名其妙的東西,可以說我們跟它們是兩個世界,現有的物理規律在其中都無效不起作用,你又不能身臨其境探測其中奧妙。
我們這宇宙如果按大爆炸理論來解釋,它肯定是有限的範圍的,因為畢竟它只經歷了大概138億年,而不是無限的時間,但它的大小範圍卻是未知,儘管有說可觀測範圍是930億光年,但那之外還有多大,誰也沒有準確數字,至於宇宙之外是什麼,那隻能一句概括,宇宙之外只能是非宇宙,反正跟我們這宇宙的物質時空規律啊等等一點都可能不一樣,也無法想象。
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6 # 科幻接力
如何破解時空彎曲?
如何理解宇宙原點?
宇宙是如何膨脹的?
宇宙無限,有內外宇宙?
宇宙還是多重宇宙?多層宇宙?多元宇宙?
一、什麼是宇宙的彎曲摺疊時空
1.時空彎曲
在愛因斯坦的著作《廣義相對論》中,就提出了大質量的物體會讓周圍的時間空間發生彎曲,並且會將周圍的時空發生扭轉。這就是奠定了相對論中的基礎,出現時空扭轉的原因就是來自天體引力的空間扭轉作用。對此,科學家就利用這樣的理論繪製出世界上的第一幅宇宙時空圖。
科學家利用相對論中的說法,將宇宙中的天體測繪出全域性的空間圖,並且在不同的天體之間根據引力大小距離的長短,畫出了時空扭轉的趨勢,類似一個多維的時空下,將幾何體出現了曲線扭曲。而這些交錯的時空下的彎曲現象,完全就是按照相對論中的說法一比一打造,在外觀上望去就是一副時空交織的錯亂。
這些複雜的計算模型,的確需要很長一段時間才能逐漸完善那些小行星的宇宙時空圖,首先科學家繪出的就是那些大的星球,並且根據引力的綜合作用,繪出總體的時空扭轉,而這些扭轉的維度就跟所受的萬有引力密切相關。
除了這些大的星球外,小行星帶的作用就是更加複雜,這些在整個系統中,受到了來自四面八方的引力扭曲,透過力的分析合成才能夠大致將這些小行星的時空彎曲測繪出來。
宇宙時空,必然消耗了科學家的大量心血,根本就是工程量很大的研究。而愛因斯坦的相對論提出的時空彎曲,就是這幅圖的根本,是繪出這時空圖的核心,足以看出科學巨人的知識在經過差不多上百年的滄桑洗禮後,依然熠熠生輝,為人類用上百年甚至千年之久。
廣義相對論中的“時空彎曲”一點都不荒謬,只不過離普通人的常識略微有點遠而已。但實際上也並不算太遠,無非就是說時間不是完全均勻的流逝過程,有時候快、有時候慢;空間也一樣,尺度也是有變化的,取決於引力場狀況。只要真正弄清楚了,就會知道確實就是那麼回事。
按一般常識,光是直線傳播的,也就是說光走過的路程就是直線。
在人們日常生活環境下仰望星空時的普通常識。但如果在特殊條件下,比如光在傳播的過程中路過一個質量非常大的天體,比如太陽,那麼情況就會發生變化。
當恆星發射來的光經過太陽附近時,由於太陽強大引力場的作用,光的傳播就會發生彎折。在這種情況下,地面觀察者所看到的恆星視位置,也就是光按直線傳播所應該出現的位置,與其實際位置並不一樣。那麼怎麼才能知道這一點呢?很好辦,就是與不經過太陽時的觀察結果對比一下,便可明瞭。1919年,英國科學家愛丁頓在南非對太陽日食進行觀測,就是依據的這個道理。觀測結果表明,愛因斯坦所預言的引力場導致時空彎曲,與觀測結果完全符合。這就證明了廣義相對論的正確性。
當然,這裡面不僅僅意味著空間是彎曲的,而是說時間也與空間連為一體都是彎曲的,只用空間彎曲,無法得到正確結果,只有將時空連在一起,才能得到符合觀測結果的理論預言。
實際上,整個宇宙包括地球表面,平直時空只是個近似,而彎曲時空才是普遍現象。但在地球表面的日常生活環境下,這種彎曲效應微乎其微,不考慮它的存在也並不會對人們的日常生活有多大影響而已。
首先關於引力怎麼產生的和引力是什麼的問題依舊沒有解決。其次引力的超距作用依然存在。還有最關鍵的是否認了廣義相對論的等效原理,否認了物質的運動。在廣義相對論中引力只是個幾何效應,重要的是物質時空及其運動,只有物質運動才會產生時空及其彎曲,才會有引力效應,也所以才有物質運動加速度等效於引力場局域的等效原理。如果認為是引力使時空彎曲,這樣不但割裂了引力與運動的聯絡,也進而否定了它們的內在關係――等效原理。因而相對論的引力場方程無從談起。也就解釋不了相對論的有關問題。
時空彎曲
大質量物體之所以彎曲周圍時空,是因為時空就是物質,是物體的廣延,彎曲是物體的特徵。如同原子內部的原子核是很小的,原子內部絕大部分是空間,而原子核內部重子的內部也是空的,總而言之物體就是由虛空組成的。反過來說虛空就是物質。只不過分為不同層級的虛空,每一層級虛空圍繞著中心物質展開,有著自己的彎曲――相互作用,比如弱力、強力和電磁力。宏觀物體處於廣闊的宇宙時空中,整個宇宙時空是有限彎曲的,或封閉、或開放。這一層級的虛空就是我們所處的時空,也是宇宙最高一級虛空。宇宙沒有外面,也正因此,“外面”的非時空“擠壓”著宇宙向一點坍縮,
宇宙無外
而宇宙為了“存在”只能拼命運動,運動伸展出時空,因為不運動時空就會蜷縮。由於物質分佈是不均勻的,大質量物體伸展的時空多一些,小質量物體伸展的時空少一點,非時空的“擠壓”顯得厲害些。這樣一來時空就變得彎曲。這一級的彎曲的效應就是引力。
2.時空摺疊
愛因斯坦提出認為:光速不變,必然要求空間會“變”。空間會彎曲,而不是平整的。引力是空間“被掰彎”的程度,數學定義叫曲率,而彎曲的程度受物質質量的影響,兩個超大質量的物體互相旋轉,周圍被彎曲的空間就會發生持續的拉伸和收縮震盪。原來我們看到的、感受到的、理所當然認為的許多日常觀念,漏洞百出。
科學家發現引力波的新聞刷屏了。先感嘆幾句:科學之瑰麗壯觀,它所有的迷人之處,是簡潔、優美、可以理解。
這種超越人類經驗的存在,超越感官可觸及的東西,卻能被人類認知。
探尋真理讓人沉醉...
情懷抒發完了,接下來問題,引力波是啥,這一發現為何如此轟動?
看到圍觀群眾紛紛不明覺厲,筆者朋友圈很多受過高等教育、擁有一流學歷的人也在問同一個問題,不免感嘆我們教育真的存在很大的問題。被習題和試卷禁錮的大腦,難以真正深入理解一個東西,沒有熱愛,創新又如何能萌芽?背誦課文不會萌生髮現的喜悅,更不談獨立思考認知世界的快感。我們“權威”的教科書,我們以前“高高在上”的老師和教授,需要自省,甚至回爐。
第一個問題,愛因斯坦發現,光速不變,必然要求空間會“變”。
先普及一個常識,我們看見的太陽散發出來的刺眼的光,跟我們看不見的收音機、手機、衛星發射和接受的電磁波,其實是同一個東西。
“可見的光”是頻率在某個範圍的電磁波。
近代研究電磁現象有一個重大發現,電磁波的傳播速度是恆定的,也就是光速是一個固定的數值。無論是在火箭尾焰上出現的光,還是在一架列車上向外打手電筒,“光”這種東西居然不會因為處在運動狀態下提高速度。
就是這麼一個問題,別人都“習以為常”,卻在愛因斯坦頭腦中縈繞了多年。最後,他提出了一個大膽的假設,光速不變,是因為以光的視角看,它沿途經過的空間發生了摺疊伸縮。
這是什麼意思?當某個人要加速的時候,道路突然變長了,然後它到達某個地點的時間還是固定的。
第二個問題,引力是什麼?
很多人對引力的課本記憶還停留在“重力”,重複了一千遍的“一顆蘋果砸到牛頓腦袋上”的故事。
普通人對引力的理解,應該是“兩個物體天生就有互相吸引靠近的力,叫做引力”。
這要極需被糾正的常識,引力並不是一種“力”,它是一種屬性,我們生存的宇宙空間(嚴格來說是時空,時間空間互相影響,不可分割)的一種幾何特性。
一開始,我們認為空間是獨立於任何東西存在的。
就像一個空曠的舞臺,沒人的時候存在,有人的時候也存在,臺上會有各種表演,或者堆滿了各式“道具”,而無論上面發生了什麼,都是表演者和道具的事,舞臺不受影響;
理所當然,單純依靠人類經驗會認為,空間是我們棲身的地方,無論在地球還是在宇宙,“舞臺”本身是永恆的獨立存在。後來,科學家發現“舞臺”並不是不受任何影響,“舞臺”會因有質量物體的存在而“彎曲”。
空間會彎曲,而不是平整的?空間可以被“掰彎”,證據呢?
實驗證據,日食觀測
常識認為光線是沿直線傳播的。光線發生“彎曲”,並不是光本身發生了彎曲,而是空間發生了彎曲,即光走的路是“彎”的。牛頓力學認為月球繞地球運轉是因為月球受到地球引力的吸引,但廣義相對論則認為是地球的質量扭曲了附近的時空,月球在彎曲時空以最自然的方式執行,走出了一條繞地球運轉的曲線。就如火車沿鐵軌執行一樣,當鐵軌變彎曲後,火車自然沿彎曲的鐵軌執行。
1911年愛因斯坦預言,當恆星的光非常接近太陽時,因為太陽的引力將會有一個小小的偏離,並第一次提出這種恆星光線的彎曲是可以測量的。
1915年愛因斯坦的廣義相對論發表,並計算出星光在穿過太陽附近時所產生的偏折角度為1.75角秒。光線在引力場中的彎曲,廣義相對論計算的結果比牛頓理論正好大了1倍,愛丁頓和戴森的觀測隊利用1919年5月29日的日全食進行觀測的結果,證實了廣義相對論是正確的。
那麼問題來了既然引力波可以彎曲,那麼時間也可以嗎?
愛因斯坦相對論中關於時間的相對性是不是空間扭曲造成的?
空間扭曲使得時間界限扭曲,標準時間面改變,從而使高速運動的物體中的時間和真實時間存在偏差…… 就像三維空間面向外拉伸,高速運動的物體在扭曲的頂端的時間才是真實時間點,而測量時間為原來的三維空間面上的時間.形象點說就是桌面的一塊布,將它的中心用線拉起一點,那麼布所在扭曲面就是真實時間面,而記時者取桌面為記時標準面,使得所記時間超前,造成高速運動的物體的時間稍晚於測量時間.高速運動的物體使空間分介面扭曲,就像被它向它運動的方向拉伸一樣.我們經常所認為的時間間斷要比高速運動物體上的時間間斷要長.
如果把它放到二維空間:可以看成一條直線在高速運動物體處被彎曲,當我們看到物體到達該直線時計時,此時我們所測得的時間實際上是它到達彎曲頂點處的時間,但它此時卻不在該位置,而在我們定義的直線上.當物體運動速度更大時,這種差別更明顯.因為時鐘的機械連線並沒有改變,即它的走動是勻速的,所以並不是時鐘走慢了,而是時間真的變慢了,與時鐘沒有任何關係.而空間的扭曲真的只是高速運動物體引起的嗎?會不會還有另外一種我們未曾發現的力,在高速運動物體周圍被激發而扭曲空間,從而阻礙它的運動;這一點又與愛因斯坦的狹義相對論中:“速率增加,質量增加.”有關了,它的質量真的增加了嗎?還是它所受的阻力變大了,阻礙它發生變化.
所以既然引力波可以彎曲,那麼時間當然可以重疊。
二、宇宙時空原點~質點
當代宇宙學的主流理論是“宇宙大爆炸理論”,那麼時間和空間是否以宇宙大爆炸為開端?
或者說,宇宙是否在大爆炸之前就已存在?
這樣的問題經常引起人們的思考。在過去,宇宙學家曾經對這樣的問題嗤之以鼻,認為這種問題毫無意義。談論宇宙大爆炸之前是否存在時間和空間,就好比談論是否存在比北極更北的地方。但是隨著理論物理不斷向前發展,特別是“弦理論”的出現,讓時空起點的問題再次成為了科學家們談論的物件,而且成為了一個熱點問題。
其實從本質上來說,這種對時空起源的探索,在人類過去幾千年的文明史中曾反覆出現,關於宇宙起源的問題曾讓古往今來的哲學家和思想家們爭論不休。
“我們從何處來?
我們是什麼?
我們往何處去?”
這種對人類的思考無一不涉及到宇宙的起源和演化,人類能夠根據自身進化的證據和遺傳密碼向自然界回溯,一步一步回到史前動物、簡單的原始生命,甚至組成生命的基本元素。但再向前,我們還能追溯多遠呢?
是否會停在某一點上再也無法向前呢?
宇宙是否也和人類一樣,有一個開始?
這種回溯探源的過程,說到底就是在追尋時間的起點。在亞里士多德看來,世間萬物都不能無中生有,時間也是一樣,所以他認為時間是沒有開端。
如果宇宙不能從虛無中誕生,那麼就意味著宇宙一直以來都永恆存在,從這個角度上來講,時間是朝向過去和未來兩個方向無限延伸的。但是基督教的神學家持完全相反的觀點,他們認為這個世界,包括空間和時間,都是上帝創造的。但是,上帝在創造這個世界之前在幹什麼?無法回答!
從愛因斯坦的廣義相對論開始,現代宇宙學家都在這個理論的基礎上進行豐富和發展。相對論認為,時間和空間都是可塑的,從宇宙的宏觀尺度上來說,空間會隨著時間的推移而膨脹或者收縮,因此是動態的。從20世紀20年代開始,科學家們就發現了我們的宇宙正處於一個膨脹的過程中,星系之間正在彼此遠離。
如果這些都是確定無疑的,那麼從現在向前推論,則時間和空間在過去的方向並不是無限延伸的。20世紀60年代,英國宇宙學家史蒂芬·霍金就已經證明了這一點。如果將現在的宇宙向過去推演,就會將宇宙中的所有物質都凝聚為一個體積無限小、密度無限大、溫度無限高的點,這個點就被稱作“奇點”。
在“奇點”處,宇宙中所有的物質都歸零了,時間和空間的曲率變為無限大,奇點就是時間和空間的原點,宇宙不可能再向奇點之前延伸了。
科學家們對宇宙的探索研究發現,我們的宇宙確實不是無限大的,準確地說宇宙是“有限無邊”的,也就是說,雖然宇宙是有限的,但它沒有邊,這與我們的地球有限但無邊有些類似,沿著地球表面走,你永遠走不到邊,最終走可能回到原點,在宇宙中同樣如此!
宇宙大爆炸理論已經表明,我們的宇宙是有限的,而且假設宇宙是無限大的,就會引發很多悖論。那麼有限的宇宙為什麼是無邊的呢?
因為我們所處的宇宙時空並不是平臺的,不是一成不變的,而是到處充滿了各種彎曲扭曲甚至摺疊撕裂,你認為的朝著一個方向飛行,其實只是沿著彎曲的時空在飛行,最終你會發現你回到了原點,自己出發的點!
就好像我們在玩電腦遊戲時,裡面的人物在螢幕一端消失,在另一斷又出現了!
同時,我們的宇宙一直在超光速膨脹,而光速又是目前人類認知的速度極限,即使我們以光速飛行,也永遠飛不出宇宙!
另一方面,我們本身就是宇宙的一部分,我們存在的基礎就是宇宙時空,假設你能飛出宇宙,意味著你不再屬於宇宙時空的一部分,但你本身又是宇宙的一部分,顯然這是矛盾的,所以,無論如何你都飛不出宇宙!
我們都知道黑洞有事件視界,而宇宙本身也有,宇宙的事件視界其實比粒子視界(可觀測宇宙的邊界)離我們要來得近的,根據我們人類最精確的測量引數來看,宇宙事件視界大概距離我們160億光年遠,這就意味著我們永遠都無法到達甚至都無交流的宇宙空間是存在的。
從某種程度上講,我們看到的只是我們永遠無法觸及的那部分宇宙的映象而已。隨著宇宙的膨脹,越來越多的宇宙空間會穿過事件視界,到最後幾乎所有的宇宙都會不再屬於視界內!
但是如果我們能夠突破宇宙速度的限制呢?愛因斯坦的相對論表明,任何物體的運動速度都不可能突破光速,但是兩地之間也可存在著超光速的相對速度,其中依靠曲速引擎為動力來實現超光速執行。
想象一下,有這樣一艘曲率飛船,我們以整個星球的能量來追趕粒子視界,我們能找到什麼呢?毫無疑問,除了宇宙還是宇宙。粒子視界還只是以我們目前視野的界限來界定的,無論從哪個方向看,我們周圍都是宇宙,而粒子視界也在擴張著,最後進入粒子視界,你會看到像雛形宇宙微波背景輻射團一樣的銀河出現在粒子視界裡。
可以假設一下,你會身處一個與你現在的所星系群集結構極其相似的環境中。那麼再往下呢?那條邊界之外又是什麼呢?
這就要取決於宇宙的幾何學結構了。從整體上來看,時空的幾何結構是十分扁平的,就星星跟星系的小比例尺上看來,時空確實是起伏不平的,但是宏觀上它是平滑的,有點像平面跟波浪的形態。

星系的分佈以及宇宙微波背景輻射的相關測量資料證實了宇宙的平坦,是有著極高的(但並非無限的)精確度。要是時空真的是完全平坦的話,那麼單純的援引愛因斯坦的共識,我們會得到宇宙是無限的這種結論。
而如今大家也都這麼說,那麼要是這是真的,當你穿越了粒子視界後會怎麼樣呢?宇宙會永遠延伸下去!
無窮就是最驚人的怪獸,同時也形態各異,包括某些這個宇宙中的無限重複。但是我們的宇宙真的是完全扁平的嗎?我們看地球的表面時十分扁平的,因為地球上彎曲的地方對我們來說是不可見的。但是到國際空間站裡溜達一圈,我們就知道地球是圓的了。
如此說來,如果宇宙的曲率很小,我們沒辦法看得那麼遠,或者沒辦法做足夠精確的測量來探測它呢?有可能宇宙其實存在隱藏於至今最好的測量值的不確定部位的彎曲,如果那處彎曲是真實存在的,那麼宇宙可能就真的是一個超球面的表面,一個在四維空間裡的三維表面!
在那種情況下,我們的曲率引擎梭最終會繞超球面一週最終回到起點!那如此算來我們要航行多久呢?
根據最近的一個對宇宙彎曲最小半徑的計算來推測,需要穿越一個18倍於到粒子視界的距離距離才能回到起點。假設整段旅途中的空間膨脹都處於靜止,我們還是要牢記在對於幾何結構的假設上,可以直接簡單粗暴地用愛因斯坦的公式來進行推斷。
但廣義相對論還不足以來解釋一切,比如說關於宇宙起源的問題。我們的宇宙或許是在無限一個在以指數無限膨脹的多元宇宙的一個緩慢膨脹的泡泡,而泡泡宇宙是有邊界的,但是邊界另一邊的世界又是怎樣的呢?那裡的物理定律甚至連規模尺寸都可能跟我們這裡大不相同!
三、宇宙是如何膨脹的?
既然宇宙是在不斷膨脹的,那麼它膨脹出來的新的空間是從哪來的
宇宙有多大,誰也不知道。我們目前認為,宇宙的直徑有940億光年。不過,這也只是人類可觀測到的宇宙範圍。
而宇宙的外面,到底有什麼,誰也不知道。
我們知道,宇宙是在不斷膨脹中的。那麼,宇宙膨脹的空間,究竟是從哪裡來的呢?
這就要從宇宙的定義說起了。
目前,人類對宇宙的定義,就是時間和空間的統稱。
也就是說,如果沒有宇宙,也就沒有時間和空間的概念。
我們的宇宙,也許可以膨脹到無限大。但是,只要是在宇宙所謂的“外面”,其實都不是宇宙。不是宇宙,也就沒有空間。
換句話說,宇宙的“外面”,其實什麼都沒有。
我們宇宙的膨脹,是一個相對更加高階的膨脹,而不是我們通常理解的那種透過佔據了其他的空間來擴大範圍的膨脹。
同樣的,所謂的空間,也許未必就是我們簡單理解的那種概念。
這就類似於一個橡皮筋,原本可能只有1米長。你問1米以外是什麼?反正不是橡皮筋。當你將橡皮筋拉長,它可以伸展到2米甚至更長。此時,超過1米以外的部分,對於橡皮筋來說才有意義。
宇宙的質量究竟是不是固定的?
不知道。
也許在膨脹的過程中,宇宙還在不斷創造著萬物。這些物質出現的地方,就是宇宙新的邊緣。隨著這些物質的出現,才有了新的空間。
所以,宇宙膨脹的空間來自哪裡,這個問題其實並沒有什麼意義。
宇宙本身,才是空間
BICEP2在近幾年有什麼重大發現,,BICEP2是什麼?
它是指宇宙泛星系偏振背景成像,它是一個望遠鏡,安置在南極,用來做觀測實驗,
因為那裡的,空氣是清潔和乾燥的,同時探測微波輻射,二十世紀初,天文學家注意到,星系都在彼此的相互遠離,而且離得越遠,離去的速度越快,根據他們所看到的情況,這意味著在過去某個時候,整個宇宙在不斷的膨脹,他一定是很小,塌陷,而且很熱,他們稱之為大爆炸,在二十世紀六十年代,兩位天文學家發現了,宇宙微波背景輻射,炙熱好像充斥著整個宇宙,因為宇宙的極端有著相同的溫度,好像他們在過去的某個時刻,彼此離得很近,
這理論追溯到宇宙大爆炸後的380000年物質在這個點開始聚集在一起,足以讓它四處移動,但在這之前發生了什麼?宇宙膨脹論,是解釋宇宙在早期如何成形的最佳理論或者主導理論,這是個數學機理,解釋了在38萬年前,宇宙邊緣發生了什麼?
宇宙微波背景輻射很好的解決了大爆炸理論中的許多問題,間接的推證大爆炸理論,任何好的理論一樣,宇宙膨脹理論也需要做出一個可直接檢測的預測,在十九世紀九十年代更精確地測量發現,,宇宙微波背景輻射,並不是完全平滑,會有些波動,理論上在膨脹中,這些波動伴隨著量子的漲落,放大了宇宙的膨脹,當宇宙是量子物理學所描述的小奇異世界,
能量在虛無中波動,他們突然出現或者消失,它們混合在一起,宇宙膨脹論認為宇宙膨脹的速度,在早期比光速快,這些波動在時空結構中產生漣漪,這些波動,擴大了,形成了類似山丘,和山谷結構的時空,並凝聚成我們今天所能看到的物質,更精確的碰撞與預測,這些波動會在,CMB上面留下一個特殊的光偏振特徵,由哈佛大學的,約翰領導的研究小組,他們認為他們發現了這一部分的特徵,我們正在等待歐洲航天局的普朗克空間望遠鏡,即將發表的觀測,目前正在測量中的cmb的極化,
這可能更加堅定地建立與做膨脹的理論,我們將能追溯到在大爆炸後38萬年,宇宙邊緣,宇宙微波背景輻射中強度為,10-36的引力波?
四,宇宙的層次和結構
宇宙是多元宇宙!
宇宙有多少元?
宇宙是多層宇宙!
宇宙有多少層?
宇宙是多重宇宙!
宇宙有多少重?
宇宙的維度有多少?
就要明白宇宙有多大!
宇宙到底有多大?
大到我們無法想象!
宇宙之外是什麼?
宇宙到底有多大?
宇宙之外之外是什麼?
宇宙之外之外之外的外邊是什麼?
宇宙之外的之外的之外的之外之外之外是什麼?
宇宙到底有多小?
小到一個質點,質點裡面是什麼?
質點裡面的裡面的裡面是什麼?
宇宙到底有多少個維度?
每個維度與維度之間橫向是什麼結構?
維度與維度的縱向是什麼結構?
…………………………
人類貧瘠的想象力似乎很難理解,那就讓我們用宇宙中跑得最快的東西——光來衡量吧。
二、用光來測量宇宙
光在真空中的速度為每秒30萬公里。這個速度如此之快,以至於近代的學者誤以為光速是無限大的——開啟燈的一瞬間,整個房間不就被照亮了嗎?
實際上,光照亮方圓幾米的一小塊地方,大約需要一億分之一秒。在你讀這篇文章的幾分鐘內,光子就飛了1000萬公里,相當於繞地球250圈!
人的視細胞感受到的每一個光子,都是8分鐘之前從太陽表面出發的,跨越了1億5000萬公里的漫長距離,才進入你的視網膜。冥王星和太陽相隔75億公里,暗淡的Sunny到達這顆荒蕪的矮行星需要7小時!
離開太陽系之後,我們更能體會到宇宙的速度極限——光速在幾乎無窮盡的空間面前,是多麼微不足道:
光到達距離太陽最近的恆星——半人馬座的比鄰星需要4年;
橫穿整個銀河系盤面,需要10萬年;
到達肉眼就能看見的仙女座大星雲需要250萬年;
科學家能觀測到的最遠星系位於130億光年之外
宇宙大約有138億年的歷史。誕生才8億年的嬰兒宇宙中,一顆恆星在核聚變的大火中誕生,一個光子掙脫引力的束縛,開始了一段漫長到絕望的旅程。
它出發的時候,周圍還沒什麼星光,宇宙還處於“黑暗時代”,大片的氣體雲正在積聚能量,準備孕育新的原恆星。
當這個光子走完2/3的旅程時,在銀河系的獵戶支臂上,一顆普普通通的恆星誕生了,在它周圍從內到外排布著8顆行星。
光子對這一切渾然不知,又繼續飛行了幾億年。在這些行星之中,第3顆岩石行星的原始海洋在閃電和暴雨中形成了生命的最基本單位。
光子忽然覺得,這段漫長乏味的旅程有了新的意義,自己和那顆陌生的行星之間似乎被一條神秘的細線緊緊相連。
光子的腳步當然不會稍作停留。無數生命在岩石行星上興起,繁衍,衰亡,化為積壓在地層深處的化石。蜥腳類恐龍的龐大身軀被流沙覆蓋,一隻古猿小心翼翼地直立起來,眺望遠方的地平線。
光子剩餘的行程屈指可數了。這種直立行走的生物每天除了打打鬧鬧就是胡思亂想,它們把腳下的大地取名“地球”,還把散播光和熱的母星稱為“太陽”。
光子冷笑了一聲。在地球上,一個叫伽利略的人把兩個鏡片安在紙筒裡,造出一個被稱為“望遠鏡”的東西,還把它對準了夜空中的星星!
光子心裡一緊,硬著頭皮繼續前進。地球上這群古怪的生物吃飽了還會鼓搗些稀奇的玩意兒,比如把一根“鐵棍”弄出老大的火光和濃煙,發射到高空,還把一些閃亮的“玻璃球”送到地球的軌道上繞來繞去。
光子離地球越來越近了,遠遠看去不起眼的小點急速擴大,最終變成一顆碩大的蔚藍星球。光子急急忙忙地想從它的身邊溜過去,沒想到正好撞到一架漂浮在太空的望遠鏡的鏡片上!如果此時光子能夠聽到地面科學家的興奮交談,它就會知道,終結這段130億年漫長旅程的,叫“哈勃太空望遠鏡”。
即使這個光子沒有被哈勃望遠鏡捕獲,它也永遠無法走到宇宙的盡頭。因為從它出發的那一刻起,宇宙就一直在膨脹。
從人類的角度看,一切映入眼簾的星光最多隻有138億年的歷史——這被稱為可觀測宇宙,但因為宇宙空間本身的膨脹超過光速,可觀測宇宙的半徑實際上為460億光年。至於460億光年外是怎樣一番景象,我們永遠也無法看到了!!!
我們看不到的宇宙有多大?
只有靠想象!
五、想象我們得宇宙有多大?
我們人類生活在地球,地球又生活在宇宙這個大家庭裡,古時候有智者常常抬頭看天上的星星,天外的世界有多大?隨著歷史的前進,到了近代,隨著天文望遠鏡的出現,人們終於可以觀察宇宙了,人們迫世想要知道:宇宙到底有多大?
但當人們用天文望遠鏡看宇宙星空時,才發現自己是多麼渺少,也深深為自己的這個問題感到迷惑,宇宙到底有多大?真的無邊無際嗎?初期的天文望遠鏡觀察距離是有限的,但隨著天文望遠鏡的越來越先進,後來哈勃望遠鏡發射到太空中,人們對宇宙再次進行深空觀察,這次看得更遠,更表,這個時候人類更加傻眼了,宇宙好大啊,如此遠的距離還沒有看到宇宙的盡頭。宇宙到底有多大呢?
在一次研討會上,有人問科學家,我們的這個宇宙到底有多大?科學家沉默了一會就對他說,宇宙的大小,我們不能用大來衡量它,順著這個思路想下去,當你覺得害怕,覺得自己渺小的時候,你就知道宇宙有多大了。
地球對於人類來說,好大啊,要是步行旅行,一生也走不完地球。我們站在海岸邊,看著無邊無際的大海,感慨地球太大了。這時人類感覺自己面對整個地球是多麼的渺小。
要是把地球放在太陽系中,地球也就不算大了,太陽系的八大行星裡,都比地球大,而且太陽系還是很多的衛星,數以億計的其它小型天體,太陽系邊緣還有一個奧爾特雲的地帶,這裡面的小行星更是不計其數。
如果你覺得太陽系夠大了,但是太陽系在銀河系裡,只是一粒塵埃或一粒沙子,沙子有多小,太陽系就有多小,銀河系的直徑16萬光年,而太陽系只有1光年,差距何其之大。銀河系中像太陽這裡的恆星有2000多憶顆,而且太陽還是其中比較小的那一類。
銀河系你是不覺得很大了,但在銀河系外邊還有一個叫室女座的超星系團,它裡面比銀河系大的星系就有100多個,光在裡面走一個直線都要2億年,裡面的恆星數量達100億萬顆。
當你認為這個室女座的超星系團很大的時候,它其實只是拉尼亞凱亞超超星系團的一根小手指罷了,這個叫做拉尼亞凱亞超超星系團的覆蓋範圍竟然達到了5.2億光年之遙。這個超超星系團裡邊的恆星已經是無法計數了,即或這樣,它還不是宇宙的邊緣,而僅僅是宇宙裡邊的一根頭髮絲而已!
當你看完以上的思路,你會不會被嚇傻了?宇宙之大遠超我們的想象,這還只是我們目前天文望遠鏡可觀測到的範圍,而能觀測到的範圍其實只是宇宙的冰山一角。這個時候我們才深深感到,地球的渺小,人類在這個宇宙中最多算一個細胞。
如此浩瀚的宇宙,你說會不會有外星人呢?如果說沒有,估計誰也不會信,外星人在宇宙中應該是普遍的存在,即使按億萬分之一來算,那有外星人的星球也多得數不過來,這裡面文明等級有高有低,有的可能處在原始社會,有的可能已經發展了幾十億元,這樣的超級文明科技發展到何種程度,真是我們不敢想的。人類的文明誕生才不過不到1萬年,與宇宙中的那些高階文明差距實在是太大了,怪不得霍金經常警告人類,不要試圖和外星人接觸,否則帶來的可能就是災難。
宇宙究竟有多大?
宇宙最後的歸宿是什麼?
難道和人類也是一樣?
隨著科技的進步,地球上的地方基本都被探索遍了,人類也是將目光放到了太空中。亞里士多德曾經說過:你知道的越多,不知道的也越多。確實,隨著人們對太空的慢慢了解,也發現不知道的東西也越來越多了,
例如宇宙到底有多大?
宇宙的結局是什麼?
那麼宇宙到底有多大呢?
科學家們根據已有的資料測算出宇宙的直徑可達到920億光年,而這個直徑的數字每分每秒都在增加而且速度正在增加,當你們看到這篇文章的時候,宇宙又變大了一點哦!這是由科學家布萊恩·施密特提出的,並因此獲得了2011年的諾貝爾物理學獎!
但是這個速度增加並不是無上限的,當宇宙膨脹到一定的程度,就是當宇宙能量密度小於臨界密度時,宇宙的增長速度就會變慢,各種星系氣體就會慢慢被恆星消耗殆盡,而恆星也因此而演變成白矮星或者中子星,直到互相碰撞形成黑洞,最後整個宇宙重新發生大爆炸,一切有迴歸到初始狀態,繼續膨脹、爆炸的路線!
迴圈,就是約束世間萬物的唯一準則,人是這樣,宇宙也不例外!
從小到大!
從大到小!
從生到死!
從死到生!
迴圈反覆!
生生死死!
永遠存在!
只能依靠想象!
六、想象一下我們的宇宙維度:
0、真空宇宙——零維時空
1、微觀宇宙——宇宙奇點時空
2、射線宇宙——一維時空
3、平面宇宙——二維時空
4、立體宇宙——三維時空
5、曲面宇宙——四維時空
6、黑洞宇宙——五維時空
7、白洞宇宙——六維時空
8、七維時空
9、八維時空
10、九維時空
11、十維時空
12、十一維時空
13、十二維時空
14、十六維時空
15、二十五維時空
16、三十六維時空
17、四十九維時空
18、六十四維時空
19、八十一維時空
20、平行宇宙時空
21、反物質宇宙時空
22、大宇宙時空
23、超大宇宙時空
24、……………………
你還有哪些想象!
我們所看到的世界,是由長、寬、高組成的三維空間,加入時間之後,就變成了四維,愛因斯坦告訴我們說,一維的時間和三維的空間組成不可分割的時空整體,而宇宙的時空是彎曲的。四維空間我們都可以理解,但是時空彎曲使我們的想象力受到挑戰,這並不是能直接觀察出來的。但是物理學家就是喜歡挑戰,他們不斷的引入新的維度,五維、六維、七維、八維、十維……等等,難道後面還有?我已經很難想象了。
七、分析維度
讓我們從零維開始,發揮我們想象力來挑戰思維吧。
1. 零維
零維可以理解為一個沒有長寬高的點。有人肯定會質疑,再小的點,在顯微鏡下都是有長度的,零維空間是否根本就不存在?的確,零維根本就不存在的,但接近零維的空間就在我們身邊。現在物理學家給我們展現微觀世界的許多古怪現象,其中包括一種叫“零維半導體”的結構,也就是通常物理學上的“量子點”。量子點雖然十分的小,但畢竟還是有體積的,可以讓一個電子剛好進入量子點中。量子點像是陷阱,當電子進入之後,它們就不能移動分毫的距離,完全被限制住了。而且即使我們從外界向一個量子點注入能量,不論能量大小都不能改變電子的狀態,而且進入多少能量就會吐出多少。這種古怪的特性物理學家視為零維結構,量子點可以透過電子和光子的轉換儲存傳遞訊號,用在未來的量子計算機或者更高領域。
2. 一維
一維是一條直線,牛頓的定律在一維空間中可以起作用,一維空間的物體可以前後運動。在量子學家看來,一維空間是真實存在的。比如,他們會製造一個十分狹窄的隧道只能讓電子前後執行。通常兩個電子相遇,電荷因同性相斥的原理會給對方讓路。可是如果在一維空間隧道中,只能前後運動,那麼兩個電子就會相互發生作用而產生一種奇怪的現象。一個電子具有電荷,而另一個電子是自旋狀態。一維空間的古怪現象量子學家已經司空見慣了,科學家目前正在研究一維碳奈米管,準備以它作為導體或半導體材料,用來制未來的量子計算機。
3. 1.5維
不要以為空間維度就一定是整數, 比如1.5維就挑戰了我們慣性思維。數學家早就知道,只要觀測的夠仔細,雲就不是團狀的,山峰也不是錐狀的,海岸線也不是弧形的。它們細微的輪廓比純粹的直線佔有了更多的空間,這樣的輪廓介於一維和二維之間,我們算作1.5維。
4. 二維
二維在數學上是兩條線交叉的平面,但是在物理學中也能實現應用。2004年,科學家首次在實驗室產出“二維物質”,只有碳原子後的平板,類似於人們熟悉的石墨。當我們把電子用強大的磁場限制在二維層面的半導體材料中,並冷卻到絕對零度的1/3時,人們認為不可分割的電子就會破裂成多個粒子,每一個粒子都會擁有電子的部分電荷。這些粒子被稱為“任意子”。總之,在二維的平面空間,從新型藥物到平行宇宙等等事物都會成為可能,等待人類未來的突破和發現。
5. 三維
我們所生活的世界是在三維空間中,根據弦理論,空間可以從零維到十維的任意模樣,這讓物理學家很困惑,既然各種可能的維度都存在,為什麼我們生活在三維的宇宙中,這該如何解釋呢?2005年,美國物理學家在計算計算發起“維度戰爭”,他們用計算機模擬了不同的維度空間,然後相互碰撞彼此產生作用,最後經過爭鬥,三維宇宙和七維宇宙最後倖存了下來,不過這並不能作為我們生活在三維空間的證明。
6. 四維
相對論中提到時間和空間融合成為一個整體——時空。但是這是兩個不同的維度,我們可以在三維空間任意方向旅行,但是在時間維度中只有一個方向。為什麼會這樣呢?
相信大家都知道光也是有速度的,我們所看到的太陽是8分鐘前的太陽。根據相對論,光速在真空中只能無限接近,無法超越。所以物理學家認為,正是由於光速的限制,讓時間這個維度變的和三維空間不同。如果可以超越光速,很可能時間就會停止或者倒流。
7. 五維
我們瞭解了擁有時間的四維,在這個基礎上,1919年,德國的科學家卡魯扎寄給愛因斯坦一篇論文。他認為四維時空增加一個第五維,引力和電磁力就有可能統一成一種力。後來到了1999年,美國科學家發現,如果真的有第五維,就可以解釋一個令人煩惱的謎團,既為什麼引力比自然界的其他力要弱。根據五維時空模型,四維時空處於一個空間無限大負曲率的五維空間上,其中一部分引力洩露在四維時空膜上,處於四維時空的我們就發現了引力。同時,加拿大科學家提出一個石破天驚的觀點,認為五維時空曾經存在,後來破裂成兩部分,一部分是我們的四維時空,另一部分是我們世界所有東西的質量!這個理論解決了為什麼萬物都有質量的難題,而且還解釋了宇宙開端前的奇點。根據大爆炸理論,無限大的溫度和密度,所有物理理論都失效了。
打個比方,生活在二維空間的生物永遠想不到一個金屬點為什麼會有極大的質量。但是對於三維空間的生物,那只是紮在一張紙上的針而已。所以,我們不能理解奇點的無限密度和大爆炸的超光速膨脹,但是對五維時空的生物來說,這並沒有什麼奇怪的。
8. 十一維
1995年,美國科學家提出一種叫做M論的理論統一了各種弦理論。在M論中,宇宙是十一維的,只是其中的7個維度空間蜷縮到了我們觀察不到的地步。甚至還有一種弦理論認為,宇宙有多大26個維度!
9.超弦理論,就提出宇宙由十維空間加一維時間組成,在138億年前的宇宙大爆炸中,有七個維度的空間蜷縮在普朗克尺度,只有三個維度的空間被展開。
這一設想非常新穎,因為以往的任何科學理論,包括經典力學、量子力學和相對論,都沒有對宇宙的維度做出限制,比如相對論和量子力學,可以很容易推廣到任何更高的維度。
而在超弦理論中,要求宇宙至少有十一個維度,如果少於十一維度,超弦理論的數學結構就會不完備,這是非常有意思的事。
關於高維空間的相關理論,還有膜理論、平行宇宙理論等等,都對其有不同的解釋,不過目前還沒有任何科學證據,能證明高維空間的存在。
我們沒有提到七維、八維、久維或者3.5維之類的宇宙,是因為物理學家無法設計出那樣維度的時空,它們違背了物理學的原理。如今物理學分為兩類,一派認為宇宙是固定的維度,就是我們所生活的真實空間結構。另一派認為,存在很多不同維度的時空宇宙,我們只是恰好生活在四維時空中。
你們想象一下你們的宇宙有多大?
茫茫宇宙充滿著太多的未知,也讓人們對宇宙充滿著恐懼,但是人類的慾望從未因為害怕而收縮過,我們一步步的加快著自己的步伐,只是想對宇宙瞭解的更多,但是越瞭解反倒更加的迷惘了,因為我們發現人類實在是太渺小了,光是宇宙的邊界就讓我們望塵莫及,我們的科技似乎永遠也達不到宇宙的編邊界,但是這並不妨礙我們對於宇宙邊界的猜測。
說是猜測,當然也不能瞎猜,而是要有根據的猜測,目前科學家提供了三種比較靠譜的猜測,這是科學家根據很多猜測整合出來的結果,一般是最廣為人知,但是又是最具有科學證明的,我們就來看一看吧!
第一種:宇宙之外是一片虛無,也就是所說的未知,什麼都不存在的虛無空間,在科學裡所說的宇宙,僅僅是我們目前能觀測到的,處在這個空間範圍內的一切,這個科學依據就是宇宙大爆炸的假說,因為宇宙大爆炸之前就是一片虛無,那麼宇宙之外不就應該是沒有爆炸前的樣子嗎?
第二種:宇宙之外存在於別的宇宙。這個觀點也是目前普遍被承認的一種觀點,很多科學家認為宇宙是有明確的邊界的,只不過我們目前所處的宇宙太大,因此難以觀測到,或者出在另一個維度也有可能,關於這點,科學家已經透過宇宙微波輻射找到諸多的證據,其中甚至包括宇宙被另一個宇宙撞到的摩擦痕跡,另外再加上量子力學的發展,都讓我們對另一個宇宙更加深信不疑。
第三種:最後一種就是一種可怕的猜測了,這是基於文明之上的猜測,科學家認為或許我們一切都是被安排好的,宇宙之外是高階文明的實驗室,我們的宇宙就像是一塊試驗田,這裡的一切都是被更高階的文明製造出來的,所以這個宇宙才會如此的有規律,事實上這種猜測雖然可怕,但是並不是沒有可能。
對於宇宙之外到底有什麼?
因為我們受限於這個時空,所以我們感覺在宇宙中似乎沒有鄰居。但是未來我們很有可能開啟另一個維度的時空,那時或許會發現一個更大的維度空間的宇宙!
六、宇宙又可以細分得多小的維度?
組成物質的是原子,而組成原子的是質子、中子和電子。電子被認為是基本粒子,已經無法再細分下去。但質子和中子是由更小的夸克組成,而夸克就像電子一樣被認為是不可再分的基本粒子。那麼,電子和夸克有多小呢?
在微觀層面,粒子所表現出來的行為與我們的常識大相徑庭,諸如電子、夸克(儘管由於色禁閉沒有自由的夸克)等微觀粒子具有波粒二象性。根據粒子物理標準模型,電子是帶點電荷的點粒子,沒有空間範圍。不過,定義電子的半徑在原子尺度的相互作用問題上很有用。根據經典電子半徑的定義可得,電子的半徑約為2.8×10^-15米,即一億億分之二十八米。但這個定義忽略了量子力學的影響,使得這其實與電子的真正基本結構沒有什麼關係。從彭寧離子阱的測量結果來看,電子半徑的上限約為10^-22米。但從能量不確定關係來看,電子半徑的上限約為10^-18米。
就像電子一樣,夸克理論上也應該是點狀的、無窮小的。從實驗資料來看,夸克的半徑小於4.3×10^-17米,大於10^-19米。也就是說,電子和夸克的尺度相當。
除了組成物質的基本粒子外,還有更小的基本粒子,比如中微子。據估計,電子中微子的電荷半徑尺度為10^-19米,略小於電子和夸克。
八、時空維度的盡頭是什麼?
小時候我們總是會發問:宇宙有多大?宇宙存在多久了?宇宙之前是什麼?
孩童時期的筆者總是認為宇宙的年齡是有限的,而二律背反中的一個命題也丟擲類似的觀點:如果宇宙沒有起點,那它的“起點”就是無限遠的,但是無限遠的起點居然也會有盡頭,這個盡頭就是此時此刻。
此時此刻可以看成宇宙的盡頭,在盡頭之前卻是無窮的時間。宇宙的“起點”是無限的,但卻有盡頭端點。
倘若把宇宙的時間做成座標軸,就好像射線一樣,有一個端點作為盡頭,而另一端卻是無限的。
如果時間是有端點的,那麼空間也是有端點的,因為空間內的事物總是在變化,無限的空間意味著無限的變化,而時間就是對變化的度量。時間有端點,就意味著變化也是有端點的。於是空間和時間一樣,並非是真正意義上的無限。
但是從另一個邏輯基礎出發,卻能得出宇宙時空無限的結論。
如果宇宙是有限的,那麼有限之外是什麼?康德認為那是“無”,既然都是“無”了,那麼它就不可能和宇宙中的事物有任何牽連。
宇宙之外的“無”都不限制宇宙了,那麼宇宙沒有道理是有限的。因為所有的有限事物都是和另一事物存在著明顯的“隔離帶”而體現出來的,或者是被另一事物擠壓著,包圍著才體現這個事物的有限性。比如有體積的蘋果被盒子包裹著。
如果有限的宇宙之外是“無”。那麼“無”就不是事物,如果“無”是事物的話,那麼“無”就屬於宇宙了,也就不會再是“無”。
“無”不會對宇宙內的事物做成任何限制和“擠壓”,那麼宇宙怎麼可能是有限的呢?於是得出結論,宇宙是無限的。
其實宇宙無限論和有限論都可以在邏輯上成立。因為人的意識在思考某些事物時總需要思維工具,這些最基礎的工具往往是先驗的,也就是與生俱來的時空觀。在先驗的基礎上思考同一事物而得出截然不同的論調是符合邏輯的。
當然,康德生活在牛頓力學統治的時代。現代物理學傾向於宇宙是有限的,畢竟有證據支撐的大爆炸理論認為宇宙起源於138.2億年前的奇點。
但不可否認,即便宇宙的起源真如大爆炸理論描述的那樣,那麼康德關於宇宙之外的“無”對事物的非牽連性導致宇宙無限的推理依舊得不到邏輯學上的合理解釋。
九、物質是否可無限細分成更小的維度?
首先假設物質可無限細分,那麼物質分到最後就是無限小,在康德看來無限小是不存在空間結構的。如果物質存在空間佔用,那就不是無限小,於是康德認為無限小就是無。既然物質都無限細分為無了,那麼無數個“無”疊加起來還是無,那怎麼會有宏觀上的物體呢?
當然康德把無限小認為成“無”本身就飽受爭議。在康德生活的年代,微積分就已經盛行了。在數學上,人們並不認同無限小就等效於“無”。但是康德是從邏輯觀點論證的:如果無限小不等效與“無”,那麼這個物質就佔據空間,那麼我就可以繼續細分,那無限小就不該佔有空間。
如果物質不可再分,而是由一種最基礎的、沒有屬性差別的基本粒子構成。那麼在邏輯上我就可以繼續細分這個基本粒子,那麼物質怎麼可以存在基本單位呢?
當然,康德的觀點有很大的時代侷限性,他沒有能力預見量子力學的發展。在量子力學中,光子是能量的基本單位,被稱為光量子,並不可再分,而且物質細分到普朗克長度就毫無意義了。但這些都是現代物理學上的結論。康德玩的是邏輯,你說光子不可再分,那在邏輯上光子就肯定佔用空間(量子力學認為光子是0維點粒子,不佔用空間,具有波粒二象性),那在康德的邏輯中,就可以設想光子再分。
物理學總會和哲學思想產生一些矛盾,前者基於自然事實,後者基於思辨。而這樣的矛盾無外乎來自人的先驗邏輯。
所以人對宇宙的認知侷限是先驗邏輯導致的。
十、宇宙維度因果觀缺失,存在哪些疑問
我們在解釋一件事物時候,總是依賴因果觀,這也是先驗的。而在解釋宇宙起源的時候,因果觀貌似失效了,我們處於宇宙已經存在的結果,而找不到宇宙之所以存在的因。這時候因果觀的缺失,導致先驗邏輯自動填補因果觀的缺失。現代物理學的答案是宇宙來自奇點大爆炸,但人們還是總問:為什麼奇點會爆炸?人類總想找出一個關於宇宙起源的無懈可擊的原因來。
比如宗教解釋宇宙的因來自於上帝的創造,但是這樣只是把宇宙起源的“因”向後推了一次,依舊無解。
人們還總是會問,那麼上帝是怎麼來的?
於是因果觀缺失的問題再一次被暴露,基督徒為了不使上帝被質疑,於是又辯解到:上帝是全能全知的。於是因果觀缺失的問題看似被解決了。
但這依舊是掩耳盜鈴,人們依舊發問:上帝既然是全能的,那麼上帝能否製造一個連自己都搬不動的石頭?
上帝能不能創造一個自己也創造不了的東西呢?
於是因果觀缺失的問題變成了邏輯悖論!而基督徒的解釋是:上帝的全能是指一切符合邏輯可能性的全能,而不是一切事物的全能。但是這種解釋依舊存在問題,那就是對“全能”概念的定義矛盾。反正因果觀缺失總不會完美解決,總是會留下這樣或者那樣的悖論!
或許先驗邏輯帶給我們的因果觀本身就有問題,或許因果觀也只適用於宇宙終極問題之下。如果上升到宇宙起源的終極問題上,那因果觀就失效了。於是人類就開始抓狂,於是“上帝”就低頭了。
看了上文的介紹是不是感覺科學的能量是巨大的呢?
宇宙到底有多大?
有邊界嗎?
宇宙是有邊界的話,邊界在哪裡?
邊界圍繞著什麼?
邊界之外是什麼?
宇宙到底有多大?
宇宙有多少維度?
宇宙是多重宇宙有多少重?
宇宙是多元宇宙有多少元?
異能的想象一下吧!
一起共享你的想象!
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宇宙不繫列三:宇宙不孤單
宇宙不孤單,宇宙不連通導讀:上篇,宇宙不繫列二——宇宙不無限, 簡述個人科學觀、宇宙觀,無窮非數、時空存在空隙、無限不實存在、宇宙宏觀、微觀均有限。
本篇,科學認識——特殊宇宙——人擇原理——不完備性——合理存在——時空運動——時空彎曲——光不直線——球面傳播——場不打結——孤立黑洞——宇宙黑洞——不相聯通——特殊泡泡——泡泡宇宙。
一、我們的宇宙很特殊——不同尋常
巧合常發生。生活中,不可思議的巧合常有發生,從機率上說,發生的可能性實在太小了一一例:歷史上,曾有四次沉船事故,均只有叫休•威廉姆斯的,總共五人生還。巧合,包含了兩大定理。
墨菲定理。愛德華·墨菲有個論斷——墨菲定理:凡事可能出岔子,就一定會出岔子。數學上,墨菲定理成立只需兩個條件,1、事件有大於零的機率;2、樣本足夠大,對個體時間足夠長,或者對群體數量足夠多,總能找到例項。個人推理:宇宙之大,可能總有發生。
人擇原理。在1973年的紀念哥白尼誕辰500週年的“宇宙理論觀測資料”會議上,天體物理學家布蘭登•卡特,在《大數重合與宇宙論中的人擇原理》論文中,首次提出了人擇原理。人擇原理——人擇宇宙學原理,分強人擇原理、弱人擇原理。霍金在《時間簡史》中,傾向弱人擇原理,叫人存原理——因為結果是我們存在,所以我們的宇宙必是可以支撐智慧生命的宇宙。個人推理:我們的宇宙必存在智慧生命之必要條件。
存在即合理——理,理性、事理。現實存在,是自然規律客觀結果,有因必有果,有果必有因。“凡是現實存在的東西都是合乎理性的。”科學研究的目的,在於從現實之果中歸納出更根本的因。個人推理:科學理論信奉客觀因果律。
我思故我在。我在故我思——人生三問?我在哪裡?我來自哪裡?我將去哪裡?一代又一代科學理論誕生,從神佛中的因果論、老子的天道,到相對論中的相對性原理——因果律、量子力學的不確定性原理——知無涯,一直在問這三問,而且始終堅信答案是統一的。個人推理:我思我在——宇宙實在——規律統一。
哥德爾不完備性定理。邏輯上的自相矛盾——悖論中有著深刻的數學問題:本命題是假命題。1931年哥德爾,提出了不完備性定理——數學上無矛盾和完備是不能同時滿足的,使數學基礎研究發生了劃時代的變化,他證明了,任何無矛盾的公理體系,只要包含初等算術的陳述,則必定存在一個不可判定命題,用這組公理不能判定其真假。數學不但是不完全的,而且是不可完全的。數學家外爾說,上帝是存在的,因為數學無疑是不矛盾的;魔鬼也是存在的,因為我們無法證明這種不矛盾性。個人推理:離不開數學支撐——科學不完備。
合理即存在。在——現實、存在。隱性的因果關係,哲學定性分析,科學理論定量分析,實踐證偽,螺旋上升無止境。區域性條件約束下,數學上自恰的理論假設,找到其它理論不可解釋的例項,即成為相對正確的科學理論——引力透鏡、水星進動、引力波、正電子、中微子等的發現,均為科學演繹法經典。科學不完備,哲學來彌補。“凡是現實存在的東西都是合乎理性的,凡是合乎理性的東西都是現實存在的。”宇宙之大之悠久,在哲學層面,墨菲定理下,合理=存在。個人推理:人即存在,因果使然,人之特殊,我們宇宙,不同尋常。
小結:我們在統一律下的特殊宇宙中。
二、我們的宇宙太特殊——不曾孤單
絕對運動。我們常說運動是絕對的,靜止是相對的。科學理論旨在探索運動變化之客觀規律,萬物皆運動,萬物運動之統一律——萬物理論——The Theory of Everything是科學界永恆的夢。霍金青年時代傳記片《萬物理論》,2014年11月7日在美國多倫多電影節上舉行世界首映,電影結束後,秘書從觀眾席中霍金本人的臉頰上擦去了一行眼淚。個人推理:封閉體介面上的運動因果律同一。
相對靜止。相對靜止是運動的特殊狀態,分兩種:一是指事物的空間位置關係保持不變,二是指事物某一方面的性質存在一定時期內基本不變。我們討論運動,離不開參照物,參照物也分兩種:一是事物之間空間位置關係——參照系,二是事物本身性質於過去的狀態——參考物。然而,現代物理學的發展,相對論指出了空間位置關係有協變、量子力學指出了微觀上狀態不能確定,人們失去了經典力學上的參照參考。個人推理:以封閉體介面上的運動變化為參照參考,可以在理論上消除不確定性。
時間空間。《時間簡史》——斯蒂芬•霍金後半生,失去了大部分正常運動能力,靠的是先進人機互動系統,活躍的思維,寫下的科普文章,主要討論時空開端、時間箭頭、黑洞蟲洞、平行宇宙,時空穿越,影響了一批科學愛好者。個人推理:時間、空間、運動不可獨存。
時空彎曲。我們所處的時空,群說紛雲,觀點不一。相對論橫空出世,開拓了嶄新的科學理論發展方向——從整體來定量分析宇宙,給出了愛因斯坦場方程:解釋了引力透鏡、水星進動、預言了引力波並在百年之後被觀測到。相對論,共有三條假設:相對性原理、光速不變原理、等效原理,簡單直接。狹義相對論,透過狄拉克方程與量子力學無縫對接,預言了正電子;廣義相對論,留下了:物質告訴如何時空彎曲,時空告訴物質如何運動的結論,也引爆了物理學界——奇點物理規律失效、與量子力學“不相容易”,引發了關於世界本質的大論戰,成就了哥本哈根詮釋。愛因斯坦場方程,有三個黑洞特解:史瓦西黑洞、克爾黑洞、克爾—紐曼黑洞。所有黑洞,有個共同德性,引力效應奇大,以致光都不能逃逸出去。霍金出道於“黑洞無毛”、“霍金輻射”理論,以《時間簡史》一書聞名,以未解之迷“灰洞”留給後人思考。個人推理:運動改變了光的執行,光之運動規律普適於全宇宙。
最小作用量原理。光的衍射、托馬斯•楊雙縫實驗,顯示光是波,遵守疊加原理;普朗克黑體輻射定律,愛因斯坦關於光電效應的理論,又顯示光除了波動性,光也具有粒子性。德布羅意在1924年進一步提出,波粒二象性適用於一切微觀粒子,德布羅意波動方程得到了兩個獨立的電子散射實驗被證實。討論光反射、折射,費馬得出結論:“自然界總是透過最短的途徑發生作用的。”莫培督在1744年宣佈了“最小作用量原理”:“自然界總是透過最簡單的方法產生起作用的。如果一個物體必須沒有任何阻礙地從這一點到另一點——自然界就利用最短的途徑和最快的速度來引導它。”最小作用量原理,應用廣泛,常用於分形計算,成果很多,典型的是求解最速曲線。最速曲線告訴我們一個道理:走直線往往不是最快的。個人推理:光通常不走直線,如把光線當直線則會進入死衚衕。
費曼路徑積分。費曼從最小作用量出發,以包括兩點間所有路徑的和或泛函積分而得到的量子幅來取代經典力學的單一路徑,提出了歷史求和——路徑積分——波、包括德布羅意物質波同時走所有可能的路徑,波函式的模平方等於某處粒子出現的機率。路徑積分成為理論物理學發展的重要工具之一。個人推理:光不走直線,光球面傳播,光傳播過程中受周圍時空實時影響。
時空不打結。如果引力場空間無限,時間也應無限。無限時空的引力場終將疊加至無窮,也就不存在多種多樣的引力效應,無限的時空,將是死靜的。廣義相對論拋棄了絕對時空,本文中的時空,是引力場作用下的有限時空,光的世界。茫茫宇宙中,四大作用,電磁作用可相互抵消,強、弱作用侷限在有限時空中,唯有引力效應遠距作用且相互疊加,只加不減,在宏觀上起主導作用。引力效應具有不可阻擋的穿透性。宏觀上,引力效應無可阻擋。引力場與溫度場一樣,是個梯度場。只要在一個點上確定了引力場值,總有一個且唯一的封閉閉合的等勢引力面。無論在哪條線上,引力場都是沿線連續漸變的,不會有突發現象。只要有引力場存在,這個引力場將是一個連通體,光即存在。個人推廣:每個時空都是內部連通的,引力場連續不突變,時空不打結(下篇詳細討論)。
平行宇宙不連通。不連通的時空稱為平行宇宙。 單個宇宙,內部時空連通,不存在屬於自身的外部時空。有作用就有反作用,內部時空對“外”無任何效應,也不受“外部”時空任何影響。個人推理:平行宇宙之間不交叉、不聯通,自成孤立的黑洞。
我們的宇宙是一黑洞。黑洞都是獨立的時空,有內無外。 我們的宇宙時空獨立,也有內無外,也是一黑洞,一個真正的黑洞,時空不外露,引力不外洩,對外無效應。我們平常講的所謂“黑洞”,都有引力效應溢位,才讓我們發現,對外有效應的均是視界黑洞——“灰洞”。 個人推理:我們的宇宙時空中發現不了真黑洞,能發現的只是灰洞。在其它宇宙“看來”——其實著不見,是個不可知的泡泡。
平行宇宙都是泡泡。我們在其中的一個泡泡中,因為有我們,特殊的我們,太多巧合之下才能在我們的宇宙中生存的我們,我們沒有理由不相信,我們的宇宙之“外”,有更多更一般的平行宇宙。個人推理:宇宙由許許多多的泡泡組成,亂成“一鍋粥”,或許泡中有泡,不可知。
結論:宇宙不孤單,宇宙不聯通。
預告,宇宙不繫列四:時空不打結。
回覆列表
1、如何破解時空彎曲?
首先需要知道:《廣義相對論》提出了大質量的物體會讓周圍的時間空間發生彎曲,並且會將周圍的時空發生扭轉。而出現時空扭轉的原因就是來自天體引力的空間扭轉作用。
其次如何破解:科學家利用相對論中的說法,將宇宙中的天體測繪出全域性的空間圖,並且在不同的天體之間根據引力大小距離的長短,畫出了時空扭轉的趨勢,類似一個多維的時空下,將幾何體出現了曲線扭曲。而這些交錯的時空下的彎曲現象,完全就是按照相對論中的說法一比一打造,在外觀上望去就是一副時空交織的錯亂。這些複雜的計算模型,的確需要很長一段時間才能逐漸完善那些小行星的宇宙時空圖,首先科學家繪出的就是那些大的星球,並且根據引力的綜合作用,繪出總體的時空扭轉,而這些扭轉的維度就跟所受的萬有引力密切相關。除了這些大的星球外,小行星帶的作用就是更加複雜,這些在整個系統中,受到了來自四面八方的引力扭曲,透過力的分析合成才能夠大致將這些小行星的時空彎曲測繪出來。
2、如何破解宇宙澎漲?
隨著時間的流逝,平均而言,星系離我們越來越遠,彼此之間也越來越遠。我們生活在一個不斷擴大的宇宙中。但是,今天的增長速度到底有多快?
我們透過愛因斯坦的廣義相對論來理解宇宙的膨脹。這也是我們理解所說宇宙中所有引力相互作用的方式。廣義相對論將空間中事物的數量和種類與空間的扭曲聯絡在一起,從而產生彎曲,摺疊和特徵。然後,時空的幾何結構告訴所有東西如何移動。
廣義相對論方程使我們從宇宙時間一瞬間的成分發展到當時的膨脹率,反之亦然,從那時的膨脹率走向這些成分。這就是方程式的魔力:它們在等號的兩個方向上移動。這意味著宇宙學家可以出去嘗試直接測量膨脹率,或者嘗試直接測量成分並計算膨脹率。
宇宙微波背景是我們測量宇宙成分的最佳工具之一。這是宇宙只有380,000年時的剩餘輻射,這是整個宇宙真正的嬰兒肖像,透過該肖像,我們能夠準確地測量宇宙中的成分。多少正常物質,多少暗物質,多少中微子,多少輻射等。
3、如何破解時空原點?
宇宙沒有誕生前,也就是奇點時期,外面有空間嗎?沒有也算一種空間嗎?這種問題真的很燒腦,有很多人都覺得難弄明白,其實這關係到引力曲率問題。這個世界有兩種事情不能用我們平常生活常識來度量,一個就是宇宙誕生之前的奇點,一個就是微觀量子世界。大爆炸宇宙論認為,宇宙沒有誕生前是一個奇點,這個奇點體積無限小,熱度無限高,曲率無限大,密度無限高。這四個無限的基礎就是這個體積無限小。
什麼是體積無限小呢?就是一個電子都是有有體積的,這個宇宙奇點當然應該比電子還小,而且比人類理論上可以認知的普朗克尺度還要小,無窮小。
4、如何破解內外宇宙?
根據大爆炸理論,宇宙誕生後不久,一種被稱為暗物質的奇妙物質開始凝聚,透過引力作用,這些看不見的物質製造了我們今天看到的恆星和星系。在這個理論中,暗物質是星系的主要成分,決定了恆星和星系如何隨著時間形成、合併和演化.。
為了更好地瞭解暗物質是如何塑造宇宙歷史的,亞利桑那大學天文學助理教授彼得·貝魯茲(Peter Behroozi)和他的團隊使用學校的超級計算機,建立了自己的宇宙。在2000核處理器計算機夜以繼日地計算了21天后,他們創造了800萬個宇宙,每個虛擬宇宙都遵循一套獨特的規則,以幫助研究人員瞭解暗物質與星系演化之間的特殊關係。在計算機上,我們可以建立不同性質的宇宙,並將它們與我們的真實宇宙進行對比,從而推斷出哪些規則塑造了我們的宇宙。