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我們的宇宙真的是一個孤立系統嗎,有沒有可能存在其他宇宙?
天文學家能夠在天文望遠鏡中搜索到的宇宙的最遙遠邊界是138億年前發出的星光。
但是138億年前發光的這些星星和星系,現在已經因為宇宙的膨脹,飛到了450億光年遠的地方。此時此刻,它們發出來的光永遠也不會被地球上的人類看到。
因為,距離地球450億光年,宇宙的膨脹速度超過了光速的兩倍。
》根據天文學家的研究,宇宙空間的膨脹速度是72公里每秒*百萬秒差距。
百萬秒差距是一個距離單位,一秒差距等於3.26光年。1光年這樣長的空間尺度,相當於太陽系的範圍,宇宙空間成長的速度是每秒鐘2.2公分,相當於每天擴張1.9公里。
因為暗物質束縛了整個銀河系所有的恆星,太陽系不會擴大,太陽和地球之間的距離也不會變動。
這就是目前人類認識到的動態的,均勻膨脹的宇宙。
》我們的宇宙實際上是分層次的:存在層和法則層。
本宇宙屬於一個高維度超球體上的存在層。從地球上朝著宇宙中的任何一個方向出發,只要足夠長的時間就會回到起點。
這和我們在地球表面,向任何一個點出發,只要足夠長的時間,又回到起點是一樣的道理。
唯一的區別是我們存在的宇宙是三維度的,而地球表面是二維的。
二維的球面必須附著在三維的球體上。所以我們在通常的概念上,哪怕是在哲學和科學幻想的小說描寫裡面,都會有地下世界。
》n維空間只是n+1維空間的區域性!
宇宙是包含在一個更廣大的超宇宙上面極少的一塊。再過138億年,除了本星系團引力範圍之外的所有星系,都會飛到138億光年遠的地方。那裡是宇宙膨脹等於光速的邊界。
銀河系大部分恆星壽命到終結的時候,無法燃盡所有的氫氣,剩餘的燃料會在超新星爆炸的時候拋向宇宙空間。
這些新的氫氣團會重新聚整合星雲,在萬有引力的作用下,星雲的中心會形成新的恆星。
138億年後,我們的太陽應該已經熄滅,但是銀河系還有相當數量的恆星在燃燒,人類在銀河系中不會孤獨。
》維持星系運動的萬有引力,在3維空間中和距離的平方成反比。
在4維空間中,萬有引力和距離的三次方成反比。行星圍繞恆星的運動軌跡只有兩種模式可以選擇,一種就是絕對的正圓,還有一種就是螺旋線。
而且無論行星距離恆星多遠,都不能逃離引力場的範圍。四維宇宙以無數星辰散佈在無盡太空的方式存在,是不穩定的。
如果存在4維度宇宙,物質的形式肯定是和3維宇宙完全不同的。
》宇宙的均勻膨脹,說明高維度宇宙空間存在著無中生有的能量形式。
真空含有巨大的能量,這就是所謂的真空能。如果把兩塊平行的金屬板靠攏到足夠近的距離,這兩塊金屬板的外側就會形成向內側推力。這就是所謂的卡西米爾力。
真空的能量是取之不盡用之不竭的,根據科學家慧勒(黑洞Black hole的命名者,費曼的老師)的計算,每立方米的真空能高達10的95次方焦耳。這個數字超過了宇宙中所有可見物質蘊含的能量。
》真空是生長出來的,不違反數理邏輯。
我們現有的數學公理體系,策梅洛~佛倫克爾公理體系,有一個非常重要的定理,叫做分球定律。這個定律看起來違反直覺,但是並不違反邏輯。
如果我們把真空看成是一個能量球,把這個能量球透過有限的分割和組合,就會變成兩個一模一樣大小的能量球。
根據熱力學第二定律,能量有從高能區向低能區自動擴散的機制。
當能量從高能量區向低能區流動的時候,會按照最小作用量原理,走一條損耗最小或者時間最短的捷徑。在這個過程中,會創造一系列的低熵漩渦。
這些低熵漩渦,就是萬物千差萬別的存在形式,其中也包含著生命的原理。
在同一個系統中,如果所有子系統的能量都相同,那麼子系統之間就不會有能量交換,形成熱寂狀態。
》我們可以認為,四維空間用真空膨脹的形式來維持著整個宇宙的生命。
透過二維平面的無限疊加,可以形成一個三維的立體。四維的宇宙也是在三維宇宙的無限疊加的基礎上形成的。
但是四維宇宙之外,有沒有更高維度的五維宇宙,六維宇宙?我們不知道。只能說宇宙至少有4個維度。
三維宇宙的表面有幾乎無數可觀測宇宙,而四維宇宙又是由無數個三維宇宙組成的。
我們的宇宙雖然是孤立的,但只是人類的視角。站在上帝的視角,人類存在的宇宙只是無窮宇宙中微不足道的一個小部分。
把宇宙的存在層聯絡起來的,就是支配宇宙運動規律的邏輯層。
》人類的思維和意識屬不屬於宇宙的一部分?
按照量子力學的正統解釋(哥本哈根詮釋):人類對微觀粒子測量所標定的物理量,包含了微觀世界的全部內容。
而且我們知道,量子糾纏的響應速度是無上限的。這個無窮大是相比於宇宙中我們可觀測的尺度。
但是在數學裡沒有最大的數字。量子糾纏速度的無窮大和宇宙的無窮大相比,到底哪一個大?沒有辦法給出明確的結論。
》人類的思維只屬於宇宙邏輯體的底層。
物理學家還沒有搞明白宏觀宇宙的確定性,和微觀世界的不確定性之間的過度段,是如何產生的。
按照前蘇聯科學家卡爾達肖夫對於文明的分類,最高等級的三類文明,也只能利用整個星系的能量。
即使人類能夠達到三類文明,也無法前往高維度宇宙。甚至,連追上本宇宙的膨脹速度也不可能。
人類如果能夠利用真空能,才可能在本宇宙中任意旅行。但是這一天到底有多遙遠,我們目前還不知道!也許科學突破以後,得到我們想要的結果,只在一瞬間。
但是在此之前,可能要首先突破邏輯和數學上的束縛。
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您好,國古代即有“天地四方曰宇,往古來今曰宙”的說話.我們的宇宙就是時間和空間的結合體.天地無極,時間無始無終,這是我們通常對宇宙的認識.宇宙實在是太神秘,太莫測的,以至人類在它面前只不過是沙灘上的一個小孩子罷了.人類的智慧太有限了.那麼宇宙到底是無限的還是有限的,它有沒有邊界呢.千萬年來,人類從來沒有停止過對這個問題的追問.
再者,有限和無限又是怎麼區分的呢.何為有限?何為無限?在我看來,沒有絕對的無限,在人類小小的智慧面前,只有絕對的有限.有限和無限不是那麼容易分得清楚的.西諺有云“一花一世界,一沙一天堂”,有限和無限在一個瞬間便可以得到轉化和超脫.我們舉一個數學上的例子:
我們知道實數軸是無限可分的,處處稠密.所謂“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”.從這個意義是說,整個實數軸是由無窮個點組成的.而一個小小的區間(1,2)也是由無窮個不可再分的點組成的.在這個意義上來說,一個在距離上可以衡量的小小的區間便和整個無窮的實數軸有共通之處.再者,一個兩釐米的線段是由無窮個點組成的,而一個三釐米的線段也是由無窮個點組成的.這樣一來,我們勢必陷入了一種困惑:有限即是無限,無限即是有限,有限與無限是如此容易的可以轉化.
數學上有無窮小量和無窮大量的問題.所謂小量是指一個無限接近0的小的不能再小的數(但是我們不能把一個可以寫出來、可以說出來、甚至可以想象到的數稱為無窮小量).而無窮大量則是一個大的不可能再大的數,一般可以用∞表示.我們能夠想象到無窮個無窮小量的和是什麼嗎?是不是無窮大量呢?經過舉例,可以得知無窮多個無窮小量的和可以是一個具體的數字,比如說1、2、0、和100等,也可以是無窮大∞.
再舉一個例子:0.9的迴圈,也就是說小數點之後有無數個9,在小學的時候老師教給我們的是後邊有無窮個9,但是它卻永遠會比1小.老師解釋的原因就是:它永遠也不可能達到1.但是運用數學的級數理論和極限理論都可以證明,0.9的迴圈和1是完全相等的.看似不成立的東西,運用極其嚴格的數學證明之後,卻是實在的真理,我們不得不面對這個問題,也面對人類的困惑.透過這兩個例子,抽象的東西,可以和具象的東西聯絡和轉化.比如說無窮小量的和可能是一個具體的數目.二者之間不存在鴻溝,可以相互轉化和溝通的.
既然抽象的無窮大和無限可以和具象的有限相互溝通.可以大膽的下這樣的一個結論(雖然我問過很多老師,在傳統觀念上是不可以這樣提的,但是我固執的認為這是正確的):y=1/x的影象在x趨向於無窮大的時候是和x軸相交的,交點就是(∞,0).雖然無窮大是一個想象中的大的無法描述的數.但是我們可以化抽象為具象,曲線有∞這樣一個點的時候是相於數軸的.那麼有人可能要問了,既然可以相交,那麼相交之後的影象是什麼東西呢?問這個問題的人首先把我們討論的前提給放棄了.因為我們談的是無窮大∞,什麼是無窮大呢?它是一個大的不能再大的概念,也就是說,在它之後,我們便不能再想到更大的數了.我們和智慧和思想遇到了不能再想象到的東西,便給它起了一個名字叫無窮大∞.在它之後的數字是超出我們的想象的,那麼相交之後的影象和點卻是我們的智慧能夠想到的,便不是無窮大.承認交點是無窮大的情況下,就承認了後面的點和數是無法想象的.我們想象到的不是無窮大.
於是,繞了一個大圈子.我們回到宇宙的邊界這個問題上.
有了前面的鋪墊,我們便可以得出這個一個結論:宇宙在時間和空間上都是無限的,卻是有邊界的.我們不妨把宇宙的邊界起一個名字叫:∞.也就是說,宇宙的邊界是我們人類智慧的一個邊界,是我們能想象到一個極限,超過這個極限的東西,是我們不能想象的.所謂宇宙是人類創造出來的一個詞彙,就像時間一樣.有人問:“上帝在創造時間之前在幹什麼啊?”這是一個有意思的問題.上帝在創造時間之前,肯定還沒有時間,因為時間是在上帝創造了之後才出現了.那麼我們用一個後來才出現的詞彙來描述這個詞彙出現之前的東西,肯定是不合理的.我們在想上帝創造時間之前在幹什麼這個問題的時候,是用的人類的語言和思維體系來思考不屬於人類語言體系和思維體系的東西當然是不可能得出結論的.就像一個在二維世界裡人是無法想象三維空間的.
同樣,宇宙之外是什麼呢?我們可以如前一樣,把宇宙之外的這一個人類無法定義和思維和東西暫時的稱為“非宇宙”.這是一個搞笑的概念.怎麼說呢,我又是用一個人類的語言體系和思維體系中的字彙來定義非屬於人類語言體系和思維體系的東西.甚至這個東西都不能夠被稱為東西.就像當初人類第一次給雞蛋命名的時候,如果把它叫做“狗”,我們今天也便理所當然的雞蛋稱為狗了.
宇宙的邊界其實是一個人類智慧思維和極限,到了那裡人類的語言方式和思維方式再也無法前行了,便是宇宙的邊界了.邊界之外的東西,不僅是無法表述的,也是無法想象的,甚至人類根本不知道它的存在,不知道它是不是存在的.