03.07 到達宇宙邊界,能把手伸出去嗎?

噹噹淘知識


這個問題涉及一個極為複雜的問題,那就是,我們常說的科學理論是在什麼情況下成立?

所謂科學理論,是指邏輯推理和經驗觀察相符,一般說的假說是邏輯推理自恰尚未有經驗觀察證明。

現代物理與天文,對宇宙“有限無界”的表述是承認人類的經驗觀察有自己的侷限性,科學理論只能在這個經驗範圍內證明有效,經驗觀察範圍之外,只能通過邏輯推理,沒有經驗觀察作為證明支撐。

問題本身雖然不嚴謹,但沒有邏輯錯誤,題主自身可能沒有意識到他在問什麼,他實際在追問人的邏輯推理和經驗觀察的關係是什麼。

本問題屬於純粹的理想實驗。既然是理想實驗,當然就是拋開經驗觀察的純粹邏輯推理。

我們可以先假設“有限無界”的理論是正確的,那麼會得出一個結論來,宇宙是沒有界限的,既然沒有界限當然不能出現“把手伸出邊界”的問題了。可同時這會帶來一個問題,既然宇宙無界,那麼這個宇宙又是處於一個什麼空間之內呢?一個無窮大的宇宙又是怎麼出現的呢?因為宇宙本身無窮大,所以就不會有開始,否則宇宙的開始又發生於什麼裡面?

顯然“有限無界”是一個悖論。

回到開篇的問題,科學理論的成立條件是什麼?這才是現代人要深刻理解與認知的大問題。

很多人由於科學理論和經驗觀察總是相符和的,就把科學奉為顛撲不破的真理來看待,一旦遇到對重複證明有效的科學理論的質疑,第一時間就會跳起來反對,這是沒有理解科學理論的有效是有條件的,一旦這個條件不在了,該理論也就不再成立。


何處是家鄉


大家好我是宇宙幻想

今天給大家分享一下,如果可以到達宇宙邊界,我可以把手伸出去嗎。這是一個極具想象力的問題與知識。那麼想要搞清楚這個問題,我們應該先了解一下宇宙。

宇宙基本理解

宇宙是非常龐大的空間,以地球為中心,可觀察宇宙半徑達到130億光年,一光年就是光在真空中一年跑的距離,光一秒可以跑299792458米,如果你的計算器夠大夠先進,可以算一下科學家估算宇宙950億光年是多少米。宇宙的形成現代科學主流假設是宇宙大爆炸理論,由一個體積無限小,密度,能量無限大的一個點,發生大爆炸而現成的。

(宇宙大爆炸發展形成星系時間示意圖)

宇宙大爆炸簡單易懂假設

就像一滴黑墨水,滴入一盤清水之中,墨水分散把整盆水都染成了黑色,宇宙的假設形成,膨脹也和這有一點相像。這裡我們說到了宇宙膨脹,那麼根據科學家的假設於理論,宇宙一直都是在膨脹著的,並且這個膨脹速度是超過光速的。那麼問題來了,我們如果真的想把手伸出宇宙,要怎樣追上這個宇宙的膨脹速度呢。根據愛因斯坦的“相對論”理論,要想達到光速,物體必須要有無限大的質量和無限大的能量才行。

(也許光速飛行是這樣的視覺)

排除萬難的假設理論

好吧假設一下,我們不考慮這些限制速度,我們能夠達到光速並且超越它很多倍,這個假設物體一天就追上了宇宙膨脹速度,並且來到了宇宙邊緣,那麼把手伸出去會發生什麼。孫悟空在聰明也沒有逃出如來佛祖的手掌心,曾經有網友說,如來佛的手掌心就像圓周率,任悟空在怎樣厲害也飛不出去,不過我想說,圓周率到底能不能算盡還是個未知數呢,現在最先進的計算機已經把圓周率算到了萬億位,這是個無理數,某種意義上一個圓形可以被分成無數個點所組成,而且這個點還可以被無限分割縮小下去,好吧又是無限這個詞惹的禍。

(圓周率示意圖)

言歸正傳,假設我用某種手段來到了宇宙的邊緣,並且超過了光速和宇宙膨脹速度,哪麼我可不可以把手伸出去,伸出去的手會有什麼視覺上或感覺上的能夠理解的東西,關鍵來了,注意聽,以下是假設趣味觀點,不可當真,娛樂見解。

  • 泡泡宇宙

宇宙是不是“泡泡宇宙”,有科學家提出假設,宇宙就像一個被吹起的泡泡,而且這種泡泡有很多,假設真是這樣,哪麼我也許能把手伸出去,然後整個人來到另一個“泡泡宇宙”。

(泡泡宇宙示意圖)

  • 維度空間

有沒有“維度空間”。就像人站在三維的地球上直走下去,你會發現最後又回到了起點,如果宇宙有所謂的四維空間,我到達宇宙邊緣,並且穿越過去,是不是又會回到我們的宇宙或另一個同樣宇宙的某一個地方。

(維度示意圖)

  • 智能宇宙

有網友說:我們,包括宇宙所有的星球與天體,都是由高級智能生命所創造的程序,在此真佩服網友們的想象力,如果是這樣,哪麼我永遠也不會走出宇宙了,試想你有沒有見過那個電腦程序能跑出電腦外面,真是細思極恐。

(開動大腦來聯想)

當然還有很多假設,比如有科學家提出的“平行宇宙”假設理論。其實這些假設都是沒有不可辯論的,可信的證據來支持,那麼也只能被稱之為“假設理論”。“假設理論”可以有,但不能坐實,必須要有不可爭辯的證據才能稱之為“科學理論”。好了,今天的知識就分享到這,喜歡下期見。那麼你感覺宇宙外面會是什麼呢,期待你的留言加評論


宇宙幻想


到達宇宙邊界,能把手伸出去嗎?

一個看起來很有趣的話題,似乎是一個字或者兩個字的回答即可完全描述這個話題,但問題的關鍵並不在這裡,因為這個問題中包含了太多的深奧問題,我們不妨來展開下。

宇宙有邊緣嗎?

曾經是古希臘哲學家考慮的問題,當然中國古代也有類似的說法,比如三千大千世界,儘管都有個數量形容,但整體上來看,都是傾向於無限。隨著文藝復興時期歐洲天文觀測的發展,人類的認識有地心逐漸轉向日心,最後認識到太陽不過銀河系中一顆小小的恆星,甚至銀河系也不過是宇宙的某個角落而已。宇宙有多大?有沒有邊緣?

1922年,蘇聯物理學家亞歷山大·弗裡德曼在應用愛因斯坦引力場方程時假設了一個特殊狀況,即將宇宙假設為各處物質都是均勻分佈的,從這個上面推導出了宇宙有幾種形狀。

FRW度規

弗裡德曼簡化了引力場方程對於宇宙的描述,而且假設了一個特殊情況,即宇宙物質是均勻的,而在1927年時勒梅特在求解弗裡德曼方程時提出了和弗裡德曼類似的觀點,即可能宇宙並不會處在這種臨界的穩態,而是會在膨脹中。

FRW度規描述宇宙的三種形狀

當然哈勃的觀測證明了這一點,而且在1964年彭齊亞斯和R.W.威爾遜發現的微波背景輻射觀測中則證明宇宙不但在膨脹中,而且各處居然還是均勻的(只有萬分之一的差異),這證明了一點,宇宙各向同性而且處在不斷膨脹中。另外空間趨向於無限,因為K=0時的形狀時,宇宙是平坦的,空間無限大。

也就是說宇宙沒有邊界

假如宇宙有邊界呢?我們能伸出手去嗎?

又是一個超喪的話題,都說沒邊界了還得弄出個邊界來討論,當然這也是一個有趣的話題,從這點來看,我們必須來理解下三維空間這個概念。

在這個空間維度的概念上,我們只要理解到三維就可以了,當然能到達思維的話,更容易理解這個話題,比如一個二維平面,假如上面存在智能生物的話,我們能發現它們能伸出平面以上嗎?這顯然不可能!但這不容易理解這個問題,因為不存在二維生物。

以我們所在的地球距離即可,假如將二維平面蜷曲起來形成一個球面,那麼它將成為有限面積但無邊界的二維平面,就像曾經傳說中的世界的邊緣,我們是找不到的,因為儘管地球面積有限,但永遠都找不到這個變,所以各位想要伸手到這個邊界外的所有努力都是徒勞的。

這幅圖其實做的不錯,但很可惜我們的地球並不是這樣,不過卻仍然有部分好玩的朋友認為地球是扁平的,證明卻很簡單,如果認為地球是扁平的,那麼請出發去找到世界的盡頭吧。

世界的盡頭?

我們能找到宇宙的邊緣嗎?假如存在的話

也許能找到,也許不能找到,很多朋友認為宇宙是高維的,這表示超出三維以上的比如四維和五維空間都是在宇宙空之內的,那麼即使我們認識更高維,還是可能找不到宇宙的邊緣,因為無法超脫宇宙,這是一個很喪氣的話題。

假如宇宙只是高維中的一維,那麼也許我們是有希望的,因為在三維看來,一個二維無邊界卻有限的球面邊界在哪裡,當然在四維來看,三維也同樣存在類似的結果,即使宇宙是圓筒狀,在某個方向上是無限的形狀也一樣(臨界宇宙的一個猜想),高維是上帝視角。

當然更大的可能是維度的理解並不像我們所說,它只是一個數學遊戲,那麼此時,我們可能沒有任何辦法來了解這個邊緣。


星辰大海路上的種花家


先不說有沒有可能到達宇宙的邊界,假設人類就是這麼牛!發明了以超光速飛行的飛船在有生之年終於到達宇宙的邊界,宇宙起源於大爆炸,既然是爆炸形成的按理來說就應該有邊,這個時候如果把宇宙比作一個片海,而你作為大海無數分支中某條小河裡的一條淡水魚,你覺得能不能遊進大海然後把你那小魚翅膀伸出去?可能不到一秒就被翱翔在空中的海鳥或者浮在水面的捕食者帶走了,對魚來說,河以外的世界都是未知的,除非在不得已需要氧氣和食物的時候魚群會距離水面近些,其他時候它們大都會和水面保持一定的距離。

而對於我們來說,地球以外的太空同樣是未知的,如果有一天我們真的擁有能夠到達宇宙邊界的能力,恐怕也不會把輕易手伸出去,畢竟那是一個完全未知的地方。

而且我們都知道,如果想把一些東西聚集在一起需要巨大的引力,小行星公轉各星系之間經過數億年的時間形成平衡力,各星球有不同的運轉週期和軌道來避免被撞毀,這就意味著在這個巨大的宇宙團外,肯定有什麼力量支撐著這些,這股力量絕對不容小覷甚至可以輕易摧毀一切。

黑洞擁有吞噬一切的引力,那麼包含了黑洞的宇宙,邊界必須有一股能控制"全場"的力量,水壩如果不堅會造成河水外漏無法儲水,那麼宇宙的邊界該堅成什麼樣?在這樣的力量下把手伸過去觸碰一下,估計瞬間連渣都沒了……

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最新的研究認為宇宙直徑可920億光年,甚至更大!銀河系直徑10萬光年,光年是長度單位,用來計量光在宇宙真空中沿線傳播1年時間的距離,光速每秒約為299.792.458米,1光年為9.460.730.472.580.800米。

現在最快的飛行器速度為9點8馬赫,也就是11265公里每小時,一天24小時一年365天,24ⅹ365=8760小時,11265x8760=98681400公里,9460730472580.8÷98681400=95871.46年,以我們現在的速度,走1光年我們要用95871.46年,宇宙有920億光年,可想而知,別說達到宇宙邊界,出銀河系的機率都小於“原子”




實驗小超人


如果你有本事到達宇宙邊緣,當然能夠把手伸出去,就像捅破一層窗戶紙一樣,“噗”的一聲就把手伸出去了,還可以搖一搖,向宇宙外的人們打個招呼。

這當然只是個玩笑話,這個玩笑是送給那些完全不知道宇宙為何物的同學們,以博得各位一樂。

現在所有我們看到的各種宇宙圖片或者影視,都是根據宇宙理論建立的模型,這個模型完全無法真正的描述宇宙的樣子,只不過讓人們有個比較直觀的印象罷了。

天文學界的普遍共識是宇宙壽命已經有138.2億年了,可觀測宇宙半徑約465億年。這是基於大爆炸宇宙論得出的一個臨時結論。

說它是臨時結論,是因為這個數據是動態的,隨著探索發現的進展,很可能會不斷的修正。比如2019年9月,德國科學家就利用引力透鏡效應計算出新的哈勃常數為82.4(km/s)/Mpc,根據這個計算,宇宙年齡就比之前那個138億歲縮短了24億歲,成為114億歲。

這樣可觀測宇宙也會被相應的調整,就沒有那麼大了。不過這個成果還沒有得到廣泛認可,科學界依然還是常用前面的數據。

但可觀測宇宙並不能代表整個宇宙,事實上,宇宙包括的不可觀測部分到底有多大,誰也不知道。

科學界認為,宇宙不可觀測範圍大致有兩個部分,一個是過去視界。就是在大爆炸開始那一刻,一直到38萬年這段時間,宇宙是沒有光能夠發出的,因此人類很可能永遠也無法觀測到。

但近年來引力波的發現,使天文學家們興奮起來,雖然沒有光,人類無法觀察到過去視界,但大爆炸的引力波很可能會讓這部分宇宙變得可“測”。當然,這還是後話。

另一個是未來視界。就是宇宙迄今為止仍在以超過光速若干倍的速度膨脹,這樣就導致了距離我們很遠的星系之光,可能永遠也傳不到人類的視網膜,也就是這部分宇宙我們人類永遠也不可能瞭解。

因此,不可觀測宇宙到底有多大,是超過可觀測宇宙,還是小於可觀測宇宙,不得而知。

大爆炸宇宙模型是天文學界廣泛認同的標準宇宙模型理論。

這個理論認為,宇宙起始於一個無限小的奇點,這個奇點曲率無限大、密度無限高、熱量無限高。正是這個超時空無體積的奇點,包含了創造宇宙的所有能量。現在經歷了138億年的爆炸膨脹,已經膨脹成一個巨大無比的能量球。

但不管膨脹多大,我們可以看作宇宙還是在這個奇點裡,邊緣就是奇點的膜,而這個“膜”實際上就是繼承了奇點的無限曲率(引力),在這個無限曲率裡,任何物質包括光都無法逃逸,而且是彎曲的。

這樣我們人類就不但無法到達宇宙邊緣,甚至連看也看不到宇宙邊緣。

因為人類視力是依靠光來獲得的,光都是彎曲的,人類的視野也只能隨著這個彎曲的光看到一個循環的視界,而看不穿宇宙邊緣,更無法到達宇宙邊緣。

即便以後人類獲取了宇宙的終極奧秘,破解了光速限制,也無法到達宇宙邊緣。因為那裡的無限曲率(引力)會在你認為走直線的過程中,實際上是在走一個封閉的曲線。

這樣你很可能轉了一圈,又回到原點。就像在地球表面,你永遠也走不到邊,更走不出地球。

因此,時空通訊認為,在人類所能認知和感受的世界裡,宇宙之外還是宇宙,人類的時空沒有宇宙之外,所以所謂把手伸出宇宙之外的想法只能是白日做夢。

就是這樣,歡迎討論。


時空通訊


如果宇宙真有邊界,這隻手至少是鬼手吧😱?

邊界在於半徑,與測地線循環無關

邊界,強調的是徑向延伸的有限尺度,不是封閉旋轉的無限循環,把徑向延伸說成無限循環,本來就是偷換概念,就是耍無賴。

說宇宙模型是“有界無限”的黎曼球模型,也就徹底消滅了徑向延伸的可能性。這種模型,其實就是徹頭徹尾的宇宙有界論。

有人執迷於“有界無限”的欲罷不能。請問,按照這個模型,自轉的地球是無限系統?旋轉的陀螺是無限系統?銀河系是無限系統?

邊界層的界定,大致有七種類型

邊界層的界定,是非常複雜的。筆者認為,大致有七類不同密度的邊界層。

第一類——本體殼邊界,是獨立實體帶有固體硬殼的邊界。例如,地表層、月表層、種子表、沙子表、孢子表、塵埃表、細胞壁。

第二類——電子雲邊界,是分子與原子的核外電子雲,是電子高速運動軌跡的偽暫留,電子雲有簡併壓的彈性範圍。

第三類——夸克雲邊界,是裸體離子的核內誇環或核內電子雲,是夸克超高速運動軌跡的偽暫留,是具有超強簡併壓的剛性邊界。

第四類——裸電子邊界,是電子純真空的高密場介質,是介於實體與空間的最小邊界層。

第五類——分子氣邊界,是行星外圍附屬的大氣層,是硬邊界吸附的揮發性分子與原子。

第六類——離子氣邊界,是恆星外圍附屬的等離子氣。例如自由氦核(α射線)、自由質子、自由電子(β射線)。其在恆星附近表現為暈,即高溫等離子層。其在行星附近表現為例如地球輻射帶,主要是自由電子氣與自由質子氣。

第七類——場效應邊界,是實體內部亞原子運動對實體外空間所激發的電磁場與引力場。場介質邊界的有效尺度截止於拉格朗日平衡點。

宇宙是一個無限開放的固有系統

就全局而言,宇宙是沒有邊界的,如果有邊界,就有宇宙之外,就只能是局部宇宙(partial universe),或可觀察宇宙(visible universe)。

什麼多重宇宙、平行宇宙、反物質宇宙、高維宇宙、奇宇宙、膜宇宙、球宇宙,玩玩罷了。

全局性宇宙,涉及無窮大災難,是無法認知的。我不反對大致猜測,但這很無聊。因為,人類對自然的認知力,不能突破邏輯法則。

可觀測宇宙,可根據望遠鏡可接收的最低頻電磁波,按引力波的降頻紅移法則估算出來。

設電磁波來自最遠類星體某黑洞,質量為600萬個太陽,接收波長是0.022米(毫米波)。

根據筆者的引力波方程:

F=GMm/R²=(8Gm₀/π)·R/λ³,

其中,實驗質量m=1kg,m₀是電子質量,R是外太空天體的離地距離。有如下簡易計算:

R=³√(Mλ³π/8m₀)

=³√(1.2×10³⁷×0.022³×3.14÷(8×9.1×10⁻³¹))

=³√(55.1×10⁶⁰)=3.8×10³⁰米

=(3.8×10³⁰)÷(9.46×10¹⁵)

=4.0×10¹⁴光年=400萬億光年。

這是筆者估計的可觀測宇宙半徑的最大值,是已探測460億光年的近1萬倍。

即便是這樣的局部宇宙,依然是全局宇宙的滄海一粟。況且假設的是比較敏感的毫米微波。

研究可觀測宇宙,嫣然是難上加難的!

現在,我們把鏡頭依次大尺度放近,看看我們的微宇宙:

400萬億光年→460億光年→326萬光年

這個326萬光年,就是100萬秒差距,是我們的本星系團的尺度。所在銀河系只有10萬光年。

就遙遠的星系而言,我們的銀河系,相當於一個類星體。銀河系有大大小小的脈衝星,最厲害的脈衝星或許是黑洞,如人馬座A星。

由於脈衝星釋放大量最強動能的宇宙射線與伽瑪射線,對射電望遠鏡比較敏感。

現有的天文學測量參數表明:

地球是有本體殼邊界的,太陽是有離子氣邊界的,這兩點應該是沒什麼疑惑的。

銀河系似乎有場效應邊界。有不少數據表明銀河系是一個自轉的星系。例如,太陽繞銀轉速250千米/秒,週期是2.4億年。

本星系團也有場效應邊界?現在還說不準。據說,本星系團也是一個旋轉體系。

我想有一點是可以肯定的:嵌套結構體系的層次越多,全局性的自轉越弱。

最樂觀的,星系團至多是一類漩渦體,再大的嵌套結構體系,概率是極低的。

換句話說,可觀測宇宙,是由難以計數的星系團隨機分佈的,與星系團的尺度比大約是:

4000萬億÷326萬=12億光年/光年。每1光年的星系團尺度,就有12億光年的外空間。

想一想,可觀測宇宙可能統一的漩渦體系嗎?如果是則違背熵增加原理。宇宙越大越混亂。

Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。


物理新視野


中國有句古話:“跳出三界外,不在五行中”。意思是某些仙人,也為本身修煉到一定程度,可以直接跳出我們凡人生活的空間,進入到更為高層次的狀態。其實,道家這番話也幫我們回答了題主的問題,生活在宇宙空間中的我們,是最為普通的凡人,我們存在於這個空間也很難超脫於這個空間。即便是我們達到了宇宙的邊緣,我們仍舊無法脫離我們的宇宙,達到宇宙外面。所以,不論我們怎麼伸手,我們的手都仍舊在這個空間裡面。

做個比喻,假如存在二維世界,二維世界上面有二維人。為了方便,我們可以把紙面當做二維世界,那麼紙面上面的畫就是二維生物。那麼我們可以想象一下,二維生物的身體是由二維世界的物質組成,和二維世界本身是融為一體的,那麼這些二維生物即便到了紙面的邊緣,它們仍然無法把手突破紙面而伸出來。除非這些二維生物活生生的把組成自己的物質從整個二維世界中分離出來,否則,想要把自己的身體從二維世界伸出來,更本不可能。

而且,紙面並不一定是平直的,他可以以球面的的形式存在。這樣的話,這個二維世界在自己的維度上是沒有邊際的,但是有大小。所以,無論這上面的二維生物怎麼走,都不可能找到邊界。

類比於我們的三維世界也是這樣的。我們也是三維世界的生命,我們身體裡的每一個原子核分子都緊緊地“鑲嵌”在我們的三維世界裡面。我們即便到了宇宙的邊緣,仍然不可能把組成我們的物質伸出宇宙。這種思想也可以被超弦理論印證,超弦理論認為,除了引力外,其它物質都是由開合的弦組成,這種弦的一段被緊緊的固定在三維空間之中,無法脫離。所以,引力可以自由的穿越不同維度,並作用於高維空間。但是其它物質或者力就不行,只能夠存在於三維。

所以,我們註定一輩子只能夠生於三維,而死於三維。


科學探秘頻道


首先我們拋開那種宇宙學說的所有所謂理論和猜想。題主問我們真到了宇宙邊手能不能伸出去?呵呵實在有很刨根問底的探究比十萬個為什麼還百萬個為什麼?!假設設定我就是宇宙外的人的話,這裡有兩種可能。如果真到了宇宙邊手又能出去。那還不是真正意義的宇宙邊。但真是有邊那有兩種可能,一種是極冷極熱。伸出去的手會自動馬上要收回來或者立刻被凍或熱一瞬間不見。從這個意義上說也可以說是宇宙的所謂邊。另一種可能是又是另一個宇宙的情形。就好像有人說的宇宙的宇宙還有肯定不止一個太陽。我們只有廣義說只有一個宇宙而已。總而言之,探索精神是人類永無止境的。


黃瑩21053935


宇宙是時間空間總稱,宇宙沒有之外,沒有之後!正因為沒有之外,之後,所以才有無乃有之母之說。你都到邊了,那你就是宇宙。實際上你永遠不可能到外。宇宙熵值無序最高狀態,宇宙沒有自由能。空間停止膨脹,與永恆平行,時間停止與永恆平行。生滅平行的狀態,似有是無的狀態。實際上宇宙空間和時間永無止盡的膨脹直行,其實是向內運動的,你能找到宇宙的邊界除非你把圓周率是算盡。因為圓周長可以做是條直線,直線無限就是圓,只要是宇宙自由能運動沒達到熵值無序最高狀態,宇宙的膨脹永遠在打太極。直線就是圓,永恆就是圓滿,你伸手出去還是會在圓內運動。


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