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  • 1 # 夏日消消氣

    在古羅馬時期,有人問思想家聖·奧古斯丁時間是什麼,他回答說:“你不問我,我本來很清楚地知道它是什麼,你問我,我倒覺得茫然了。”

    空間也是這樣。

    空間是什麼?這聽起來像是一個簡單的問題。但是如果你認真地審視這個問題,會發現你很難找到一個清晰的答案。下面,我們就來詳細地探討一下。

    空間,它是什麼?

    一種觀點認為,空間就是空虛,一個空著的地方,是宇宙中各種事情發生的舞臺,不需要任何物質就可以存在,所以它可以無限地延伸下去。例如,想象你在宇宙中不斷前行,直到某個地方你發現除了你以外,沒有任何物質。此時,你面對的就是一片純粹的空間。

    另一種觀點認為,空間是一種物質之間的關係,就像“林間有塊空地”、“宇宙中有空洞”,都是指具體物質之間的狀態。因為沒有物質,就沒有物質之間的關係,於是就沒有空間。

    那麼,哪個觀點是對的?

    事實證明,空間都不是這些。我們之所以這樣說,是因為空間可以做出許多違揹我們常識的事情。比如,我們觀察到空間可以彎曲、膨脹,以及產生漣漪。如果空間是一個空虛,那麼它就不能被彎曲或膨脹。如果空間只是衡量物質之間的關係,那麼關係本身怎麼會發生彎曲或膨脹呢?

    之所以會出現這種問題,原因是大多數人在想到空間時,腦海中產生的是一種我們日常生活中已有的空的觀念。但根據愛因斯坦提出的廣義相對論,我們必須放棄空間是空的概念,而接受它是一種實體的事實。

    空間果凍,你在裡面遊動

    根據廣義相對論,為了更直觀一些,我們把空間比喻成一團巨大的果凍。這個空間果凍能做什麼?事實證明,它可以做很多奇怪的事情。

    首先, 空間是可以膨脹的。事實上,我們已經看到了宇宙的空間在膨脹——遙遠的星系都在遠離我們。我們還認為,早期宇宙的空間還曾發生過劇烈的膨脹,宇宙在10的幾十次方分之1秒的瞬間便增大了好幾十個數量級。這就是宇宙的暴脹。

    我們還知道空間可以彎曲,就像果凍可以變形一樣。廣義相對論告訴我們,有質量的物體會使周圍的空間發生彎曲,而引力就是空間彎曲的體現。

    空間發生彎曲時,裡面的物體不再如最初那樣移動。丟擲的棒球不會沿著直線移動,而會因空間的彎曲沿著拋物線運動。如果棒球經過某些大質量物體附近時,它運動的路徑不僅會發生彎曲,甚至可能會繞著這個物體轉,就像月球繞著地球執行一樣。

    天文學家早已觀測到,光線在太陽或暗物質等天體的附近穿過時,因引力的作用會產生彎曲。如果引力只是物體之間的作用力,而不是空間的彎曲,那麼它就不能拉動沒有質量的光子。唯一能解釋光線發生彎曲的辦法,是空間本身發生了彎曲。

    最後,我們還知道空間可以產生漣漪,這就是引力波。你可以把這些引力波想象成一波空間的拉伸和壓縮。如果你突然造成空間的一種扭曲,這種扭曲就會像聲波或水波一樣,向外傳播出去,就像把果凍碰一下,它會波動一樣。

    在2015年9月,我們首次探測到了引力波。在宇宙的某個地方,兩個黑洞在互相旋轉時彼此接近,並最終合併在一起,這個過程中,它們會向外輻射出較強的引力波。藉助美國的鐳射干涉引力波天文臺,我們最終在地球上探測到這些空間的漣漪。

    空間果凍的問題

    總之,空間就是一種具有物理屬性的實體。不過,你可能會想說,我們以前稱之為空間的東西現在應該被稱為空間果凍,而這個空間果凍必須坐落於某種區域內,我們現在可以把這種區域稱為空間。但是物理學家卻認為,空間果凍不需要坐落於任何區域之內。此外,空間的彎曲,不是空間相對於外部某個東西發生了彎曲,而是它相對於自身發生了彎曲,是空間各個部分之間的關係發生了改變。

    但是,我們說空間不需要坐落於任何區域之內,並不意味著它就沒有坐落於某個區域之內。也許我們所說的空間,實際上是處於在更大的“超空間”裡。但事實如何,還無人知曉。

    有沒有可能,宇宙的某個部分沒有空間?這些問題很難回答清楚,因為我們所有的物理定律都假設空間是存在的,那麼什麼樣的定律可以在空間不存在的情況下執行呢?我們完全不知道。

    空間是平坦的嗎?

    整個空間是平的還是彎曲的?如果是彎曲的,它是怎樣彎曲的?

    這些問題對我們宇宙的結構有著決定性的影響,但解釋起來非常困難。不過,我可以採用一種形象化的方法,那就是假裝我們生活在一個二維世界裡,就像被困在一張紙上一樣。

    如果我們生活的紙是完全平直的,我們說空間是平的,其曲率為零。

    如果紙發生了彎曲,則有兩種情況。它可以向著一個方向彎曲,這種彎曲具有正的曲率;或者,它可以向著多個不同方向彎曲,像馬鞍或薯片那樣,這種彎曲具有負的曲率。

    如果空間在任何地方都是平的,那就意味著空間可能會無限地延伸下去。你往一個方向走,你可以一直走下去。但如果我們發現空間在任何地方都有一個正曲率,那麼只有在一種情況下才能讓我們一直走下去——空間是球形或橢球型的情況,比如一個土豆的表面。如果我們都生活在一個相當於土豆表面的三維空間裡,那麼朝一個方向走下去,你可能會從一個相反方向回到原來的位置上!這個資訊很有用,例如,你可以藉此做個惡作劇。

    但天文學觀測表明,我們宇宙的空間看起來是“非常平坦的”。科學家是透過兩種方法計算出宇宙空間曲率的。

    一個方法是測量三角形。事實上,彎曲空間中的三角形內角之和不等於180度。正曲率空間中的三角形角之和大於180度,負曲率的要小於180度。科學家透過觀察宇宙各個時期的影象,並研究影象中不同點之間的空間關係,發現我們宇宙中的三角形內角之和基本上等於180度,所以說我們的空間是平坦的。

    另一種方式是透過觀察能引起空間彎曲的東西——宇宙中所有的能量和物質的密度。根據廣義相對論,在一個膨脹的宇宙中,如果宇宙的密度接近某個臨界值時,空間就是平坦的;如果大於這個臨界值時,空間就會具有正的曲率,能量和物質可戰勝宇宙膨脹的趨勢,宇宙最終會停止膨脹並開始坍縮;如果小於這個臨界值時,空間就會具有負的曲率,宇宙會永遠地膨脹下去。事實證明,我們測到的宇宙的密度,正好能讓我們的空間保持平坦。

    不過請不要對生活在一個平坦宇宙中而感到失望,因為據我們所知,我們生活在一個平坦的宇宙中是一個天大的巧合,因為宇宙的密度只要發生一點點的改變,宇宙就會不再平坦。觀測顯示,我們宇宙的密度為每立方米空間裡平均有5個氫原子。天文學家推算,只要密度變為每立方米空間裡平均有6個或者4個的話,那種我們的宇宙就會不再平坦了。

    我們的宇宙是怎麼保持平坦的呢?為什麼會這樣的?這是關於空間的一個最大謎團之一。

    空間有沒有邊界?

    你可能會認為,既然我們的空間是平坦的,而不是像土豆或馬鞍(或馬鞍上的土豆)那樣,那就意味著它必須永遠繼續這樣延伸下去,對吧?

    這可不一定!空間可以是平坦的,也可以是無限的。或者,它可以是平坦的,但有一條邊。實際上,沒有任何理論告訴我們空間不許擁有邊界。也許,我們的三維空間也有一個邊界,在它的邊緣會有一些奇怪的幾何性質。

    更有趣的可能是,空間是平坦的,而且邊界還能“首尾相接”。這就像你在玩某些影片遊戲(如吃豆人遊戲)的時候,如果你超越螢幕的一個邊界,你會在另一邊界上出現。空間也許能夠以類似這種方式與自身連線。

    那麼這是怎麼發生的呢?也許蟲洞能給我們一些啟示。蟲洞是廣義相對論預言的一種時空隧道,兩個相距遙遠的不同的點可以藉助蟲洞連線起來。如果空間的邊界都以相似的方式連線在一起,也許就能產生“首尾相接”的效果。

    把空間量子化

    空間究竟是由什麼構成的?空間是由許多微小的結構單元構成的,就像電視螢幕上的畫素那樣?或者,空間是無限光滑,你可以無限地放大下去,但它始終會保持著連續光滑的結構?

    無限光滑的空間對我們來說似乎更合理一些。畢竟,我們不是像影片遊戲角色在螢幕上移動時那樣,一個畫素地一個畫素地移動的。

    不過,古代的科學家也曾認為空氣是連續的,然而事實上,空氣是由微小的離散分子組成的。類似地,空間也可能是由微小的離散結構組成的。而且,考慮到我們現在對宇宙的理解,空間更有可能是由許多微小的結構單元構成的,即空間可以是量子化的。因為我們知道其他的事物都是量子化的。物質是量子化的,能量是量子化的,力是量子化的。量子力學還認為,存在著一種最小可測長度,叫做普朗克長度,大約為10-35米。所以,空間量子化是很有道理的。

    如果空間是量子化的,那當我們穿過空間的時候,我們實際上是從一個位置跨過一小段距離跳到另一個位置上。一些物理學家還推測,根據這個量子化的思路,空間其實是這些節點(空間量子,即空間的最小單位)連線起來的一種網路,每個節點表示一個位置,節點之間的連線表示這些位置之間的關係,即誰挨著誰。

    也許,宇宙中的所有粒子可能只是這些節點的某種振動模式。如果你瞭解相關的量子場理論的話,那麼這個觀點聽起來就不那麼瘋狂。事實上,宇宙中充滿了各種場,比如電子場、光子場、希格斯場等,而我們所認識的每一個粒子只不過是這些場的一個局域的小振動。

    一些人還懷疑,節點之間的連線其實是由量子糾纏產生的,但這個想法只是一群喜歡熬夜奮戰的理論學家所做的一個數學推測。

    空間的更深一層奧秘

    如果空間是一種物理實體,而不是背景或框架,有一些動態的特性,比如可以彎曲,可產生漣漪,甚至可以量子化,那麼我們就得想:空間還能做什麼?

    像空氣一樣,也許它有不同的狀態和階段。在極端的條件下,也許它可以以意想不到的方式來組合出自己,或者有更意想不到的特性,就像空氣在氣態、液態或固態下有不同表現一樣。也許我們所知的空間只是一種罕見形式的空間,宇宙中還有其他型別的空間,只是等著我們來弄清楚如何創造和操縱它們。

    為了瞭解空間是什麼以及它能做什麼,我們最好的辦法是,仔細觀察宇宙中最為極端的空間形變——黑洞。如果我們能探測到黑洞附近的空間,也許能看到一些關於空間最為奇怪的狀態。

    令人興奮的是,我們比以往任何時候都更容易探測到黑洞。過去,我們完全察覺不到在宇宙中穿行的引力波,而現在,我們已經有能力傾聽到它,並藉此能瞭解到黑洞引發的太空暴力事件。也許在不久的將來,我們會藉此揭示出更多關於空間的奧秘。

  • 2 # 科普子期君

    當然沒這麼簡單!對於什麼是宇宙空間這個問題,傳統的答案是宇宙空間包含宇宙中除了地球大氣層之外的所有空間,包括恆星、銀河系、黑洞和遙遠的一些類星體,也包括行星、衛星以及恆星之間的空間,以及一些星際塵埃之類的漂浮物。

    但是,根據愛因斯坦發表的狹義相對論,空間也許沒這麼簡單。此理論認為空間不是絕對不變的東西,空間可以被引力扭曲,這種說法與傳統的長寬高觀念大相徑庭。到底那種說法是正確的,我想時間會做出檢驗的。

  • 3 # 咔優洛克

    宇宙的空間太大了用小說的方式說太長,浩瀚宇宙憑空飄蕩,要想知到這些能開發,而不用開發的問題,所塑造出來的這些知只,那麼宇宙的長象都以經是由來以久了,那麼我們知到什麼是憑空無想,我們的所有物質都是來源於太陽的溫䐘,就要公部一些有實際意義的題材。有人說宇宙在遠離我們,那你用什麼方法看出宇宙在遠離我們,這個觀點是不對的,都是在同一個宇宙裡要是遠離都是一至的遠離怎還能看出遠離我們地球的說法呢?

  • 4 # 雨田198632780

    未知事物越發的神密,因為探討宇宙的人類至今都不知道如何定位自己。沒有規律本身就是一種規律,宇宙的無限膨脹本身就在有限之中,無論是人類社會的程序還是人類僅憑現有的那一點點對宇宙的認知都屬於一個剛剛開始。

  • 5 # 請求合作

    因為太陽並帶領太陽系的所有行星和天體成員不停地在宇宙中運動,因此:從地球上觀察到銀河系的天體就會出現藍移現象地遠離我們的視線,這就更讓一部分科學家對宇宙膨脹理論深信不凝。

  • 6 # 藍月亮192596508

    宇宙空間是虛空,也就是真空,宇宙的膨脹是化合物質的量濃度加大或摩擦生熱引發的膨脹,在華合物質的規律中也會引起物質融合相生相剋,就會引起物質互動以沫相濡,運動或摩擦係數達到膨脹,物質的量是有限的,膨脹到極限,會發生壓縮。而宇宙空間是虛空的,虛空容萬物。

  • 7 # 高楓DJ

    唯心主義者認為:先有精神後有物質 也就是先有思維後有宇宙。而唯物主義觀點恰恰相反。提到宇宙空間首先要了解它是無窮的大故用廣袤無垠一詞來形容,至於宇宙是否還在膨脹?往外擴張答案是肯定的,雖然我們在地球上感覺不到它向外延伸運動,但是每時每刻都以接近光速的速度向外擴張。宇宙正處於年輕鼎旺時期。

  • 8 # 紡六五一xYg

    當銀河系繞銀河心旋轉時有二種力,一銀河心要把銀河系拉入河心即引力,二銀河糸要脫離銀河心即離心力,這二種力一直平衡,但要記住地球與太陽的關係,有時遠(冬天)有時近(夏天)!所以銀河系與銀河心的距離也會變異,所以系繞心一轉需二點五億年(估計),目前看到的象地球離太陽遠離的吋期,因此地球要進入冰河期!

  • 9 # 時空通訊
    哲學不是具體科學,從來也不解釋和判定具體科學的真偽。哲學只是世界觀和方法論,是人們看待這個世界的觀點和方法。世界觀實際上就是宇宙觀,而對於宇宙的看法最能看出一個人是唯物主義還是唯心主義的世界觀。承不承認客觀實在,才是判定唯物唯心觀的依據。唯物主義與唯心主義的根本區別就是承不承認物質的第一性,意識的第二性。

    什麼是物質?唯物主義有明確的定義,這種物質並不是指具體的某種物質,而是哲學意義上的客觀實在,就是客觀存在的事物就是物質的第一性,人的意識就是這些客觀實在的反應。唯物主義的世界觀總是最支援和承認科學事物的,因為它是客觀實在。當然要求是真科學,不是假科學、偽科學。

    這就說明承認真實存在的事物才是唯物主義的態度。而題目不是從事物本身是不是客觀實在來判定,而以是不是唯物唯心來界定,這種以自己主觀意識來判定事物是不是對的的方法,才是真正的唯心主義。

    唯心主義總是以先驗的方法來看待事物,因為它是以意識第一,物質第二的觀點看問題。所以唯心論者看待事物總是以符不符合自己心目中固定的某些理念來判定是非。比如宗教和神鬼論者們認為,宇宙是神仙上帝締造和運作,這些神仙上帝們可以翻手為雲覆手為雨。所以他們什麼也不做,認為只對這些虛無縹緲的東西頂禮膜拜就能享萬世太平。

    他們特別害怕憎恨科學,因為真正的科學會發現宇宙的規律,揭穿謊言與欺騙。

    就像牛頓的萬有引力,哥白尼的日心說,達爾文的進化論,這些叛逆神甫們的理論把上帝創造世界並管理世界,地球是宇宙中心等宗教倫理的畫皮剝得精光,所以黑暗的宗教勢力對他們恨之入骨,至今耿耿於懷,鼓譟貶損。一切偽科學、反科學、神鬼學說莫不如此。因此不管他們承不承認自己是個唯心論者,客觀上他們的世界觀只能是唯心主義。

    反科學的群體總是以自己的臆想和推斷為指導,睜開眼睛說瞎話,對現存的事物視而不見,總是以反智反科學的面目出現,對科學事物指手畫腳橫加指責。

    這些人一邊享受著科學發展帶給人類的所有好處,一邊大言不慚的推銷著顛三倒四毫無邏輯的“理論”(這是不是有點像所謂“民科”?),肆無忌憚的貶損著帶給他們好處的科學恩人。在蹉跎的人生歲月中,他們從來不認真學習正規系統的科學知識,只知道鑽營地攤垃圾,膜拜那些從未給人類帶來任何好處的虛無縹緲的神鬼。但他們的理念漏洞百出,無法自圓其說,就常常拉上科學或者唯物論的外衣,企圖混淆視聽渾水摸魚。上當者尚可體諒只覺可憐可悲,而那些始作俑者總想阻擋人類進步,實在應該可惡可憎。

  • 10 # 長眉

    空間和物質是人給定的兩個概念,早期人類是以自己肉眼能否看到物質,來區分物質與空間的,如果肉眼能看到的有形存在,則名為物質,什麼都看不到的宇宙部分叫做空間。空氣人眼不能直接看見,後來,科學發達了,才知空氣也是實際存在於宇宙的物質,由於早期人類不知道空氣這一無形物質存在,地球大氣和外太空是一樣都被叫做空間的。那麼,沒有空氣的外太空,是否是絕對無物質空間呢?今天的科學已經明白,絕對空間是不存在的,星球所佔的空間是物質的,空氣所佔的空間是物質的,外太空那些未被人類認識到是何種物佔據的空間,也是物質的。物質與空間是複合體,有物質就有空間,有空間必有物質,物質與空間是不能絕對分開的。物中有空,空中有物,空是無形物,物是有形空!

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