宇宙到底有無邊際?

陽光雪人


宇宙有沒有邊緣?這算是一個老生常談的問題。當我們在夜晚仰望天空,皎潔的月光,閃爍的星星,頓時讓我們浮想聯翩,在此時,腦際間不經意的就會出現一些疑問,宇宙有多大?有沒有邊緣?

宇宙的大,大得窮盡了我們的想像,資料顯示“可觀測的直徑有930億光年。”也就是說,從某個點為中心算起,超過450億光年的距離仍然看不到宇宙的盡頭,即我們所說的邊緣。我們從科學家的研究結果知道,光的速度以秒計算,一秒光速走過的距離接近30萬公里,地球與月亮的平均距離是38萬公里,也就是光速一秒多一點點的時間就能從地球到月亮,一個小時就有3千多個從地球到月亮的距離,那麼一年、十年、百年、千年……直到450億光年的時間走了多遠?宇宙有多大?這個想想都覺得不可思議!

也正因為宇宙的大,我們看不清它的真面目,還沒能揭開它的神秘“面紗,”才讓我們對其產生了濃厚的興趣。目前科學家對於宇宙的大多研究,還只是停留在理論基礎上,沒有給我們揭開更多的東西。於是我們就出於好奇產生了各種各樣的同題,比如宇宙上面有什麼,有跟我們一樣的智慧生物嗎?上面有什麼我們未知的東西?宇宙有邊緣嗎?等等……

好奇是學習的動力,探索是進步的開始。讓我們回到問題本身,來探討一下宇宙的邊緣問題。在這之前,我們還得有必要弄清楚兩個事情:

第一,我們所謂的宇宙的“邊”是什麼?

目前我們的世界和宇宙從肉眼看到的和感受到的,分兩種形式存在,即空間和實體。這兩種形式對立統一,我們每天面對的事物,不是實體就是空間,不是空間就是實體,空間裡有實體,實體裡有空間,但多數還是空間包圍著實體。

再看宇宙,宇宙是由空間和星體、星雲、塵埃這些實體組成的。在這裡,實體是包含在空間之內的,所以我們可以把宇宙看成一個空間。既然事物都是對立統一的,正對反,陰對陽,虛(空間)對實(實體),我們前面也說過我們的世界和宇宙是以實體和空間的存在形式,那麼宇宙空間的邊,就應該是一個實體,而非空間了。這就像一個房間的空間,它的邊當然是到達四周牆壁的位置。

雖然我們求證到宇宙的邊是一個實體,但問題也沒有終止,問題依然還存在問題:這個實體的邊有多厚?它是像牆壁一樣的厚度還是沒有盡頭?如果有盡頭,那就代表外面還有一個空間,然後空間之外可能還存在實體,實體之外還會存在空間……這是一個無窮盡的問題。如果我們真的看到了宇宙的邊緣,那也只能證明宇宙之外還有宇宙。

但是如果我們換成另一種說法:宇宙是無窮無盡的,沒有邊緣的,那這些疑問都將歸零,把無窮盡的問題變成了宇宙的無窮盡。

第二、宇宙(或宇宙萬物)是從無到有的嗎

仍然按照我們之前的說法:宇宙世界是按空間和實體的形式存在,那麼我們這裡說的“無”便是空間,反之“有”就是實體了。

如果從無到有是多數人的看法和思維方式,對“無”和“有”的理解也沒有錯的話,那麼我們似乎看到了問題的答案:如果宇宙從一開始就是一片空間,到處空空蕩蕩,什麼也沒有的話,那它哪裡來的“邊”?它也只能是無邊無際,到處一片虛空了。這也能解釋為何宇宙如此之大。

但是說到這兒,答案仍有兩個疑問。第一個疑問:既然我們說到了“無”,那也得說到“有”,那“有”又從何而來?資料裡有關於多數科學家的解釋“是大爆炸產生的氣體雲團,旋轉組合,構成了早期的星球肧胎”,有了這些物質,那一步一步演變成現在的許多物體,這個理論也是非常有可能的。

第二個疑問。可能很多人也看到了,我們這裡說的宇宙起源跟“大爆炸”是有出入的。我們說的宇宙“從無到有”,是我們一般人的思維方式,但“大爆炸”理論好像是從“有”的角度出發的。因為我們按照正常的理解,爆炸是要物質和介質的,如果一個地方空空洞洞,沒有物質和介質,如何能實現爆炸呢?這是我們還沒有弄明白的地方。

當然,大家說的都是推論,還不一定是最終的結論,有些推論會在今後的研究和認識中修改和完善的。在這裡我們大膽作出我們對宇宙和“大爆炸”的看法――如果我們的“從無到有”的思維方式是對的,那麼無(空間)也是在有(大爆炸)之前的,這說明大爆炸之前,空間(無)己經存在。況且,大爆炸的介質“高密度和高溫度”也要遵從從無到有再到高的一個發展過程,它要積聚一個可以衝破從無到有的臨界點的力量才能爆炸,這個過程正是從“無”中來的。由此我們認為並不是大爆炸創造了空間,而是空間裡產生了大爆炸,引申出來的意思就是:並非大爆炸創造了宇宙,而是空間產生了大爆炸,大爆炸產生的物體和原來的空間共同構成了現在的宇宙。我們認為爆炸只是產生了物體,實現了從無到有的突破,爆炸只是宇宙起源的一部分,不是全部。

通過以上分析和推論,我們認為宇宙是沒有邊的,是無窮無盡的。


乙棵大白菜


先說結論,宇宙是有限,但是沒有邊際的。


要回答這個問題,我們就要理解到底什麼是宇宙。

大多數人認為,宇宙就是一個空間,裡面有無數的星系,無數的恆星,無數的行星,但只不過是一個空間。

那麼根據這種看法,宇宙是一定有邊際的,因為一個空間,不論多大,總有一個限度,有一個可以衡量的極限。

那麼問題來了,假設我們找到了宇宙的邊際,那邊際外面是什麼?難道邊際的外面就不是宇宙了嗎?

圖為哈勃望遠鏡下的宇宙,圖中的每一個小亮點都是像銀河系一樣大的星系。



宇宙的定義

想要知道這個答案,就必須明白宇宙真正的定義,嚴格的宇宙定義屬於哲學範疇,哲學範疇的定義都包含內涵和外延,那麼宇宙的定義如下:

內涵:宇宙是“時間無盡永前、空間無界永在、質量無限永有”的存在;
外延:宇宙只有一個,包含所有的物件和事件。

從嚴格的定義出發,宇宙空間沒有界限。根據哲學,宇宙是否有限是一個無法討論的問題。

然而從我們這個包含無數星體的宇宙空間是有邊際的嗎?再大的空間是否也有一個邊際值呢?


宇宙的起源

宇宙是如何起源的,現在最被學界認可的起源理論是大爆炸理論。在大爆炸之後,宇宙是在不斷膨脹,而膨脹的速度還在不斷加速,所以按照這個理論,我們永遠無法定義一個在不斷增加的空間的邊界,因為他是不斷變化的。

那麼,這個問題就沒有辦法衡量了嗎?也不盡然。

從物理學的角度,很多的科學家有不同的假說,其中最有名的是愛因斯坦的有界無邊假說,和史蒂芬霍金的無邊界條件理論。


愛因斯坦的理論——有界無邊

這個假說的意思是:“宇宙是有限的,但是並不存在邊界”。

根據愛因斯坦的相對論,宇宙是一個四維空間,在宇宙的任何一點觀測宇宙的大尺度結構,所觀測得到的結果都是相同的,換言之,宇宙沒有空間上的中心。廣義相對論已經證明,光線並不一定就是按照直線前進的,時空彎曲會改變光的前進路徑,而這種時空的彎曲也許就是宇宙有界無邊的罪魁禍首。

愛因斯坦在相對論中,將時間作為特殊軸加在了三維空間上。並指出四維空間是一個彎曲的空間,這便是有界的來頭,而無邊是指,從宇宙任何一個地方出發不斷前進不停下,最終會回到原點。


史蒂芬霍金——無邊界條件理論

1981年,史蒂芬霍金在愛因斯坦相對論的基礎上提出,無邊界條件理論,認為宇宙是一個超球體。

怎麼理解呢?以我們的地球為例,我們的地球是有限大的天體,但是地球是一個球體,所以地球是沒有邊界的,這就很好的解釋了宇宙的有限,但是無邊因為宇宙是一個超球體。不理解的話可以看下圖,就是超球體的樣子。不論從哪裡出發,只要朝著一個方向前進,總會達到原點。


寫在最後

目前學界也有很多的理論,可以幫助我們理解宇宙,包括多維宇宙,平行宇宙,弦理論等。

宇宙是否有邊際這個問題,是個很好的問題,也是很難解釋的問題,我只能盡力用語言表述清楚,但想要更進一步的理解宇宙的本質,還有很多的東西要學。


贈君以醍醐,莫為世間濁酒醉


無醉大俠



從最新的觀測資料看,人們已觀測到的離我們最遠的星系是137億光年.也就是說,如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發出,那麼要經過137億年才能到達地球.這137億光年的距離便是我們今天所知道的宇宙的範圍.再說得明確一些,我們今天所知道的宇宙範圍,或者說大小,是一個以地球為中心,以137億光年的距離為半徑的球形空間.

當然,地球並不真的是什麼宇宙的中心,宇宙也未必是一個球體,只是限於我們目前的觀測能力,我們只能瞭解到這一程度.所以宇宙沒有邊界,以我們的觀測能力決定了我們能看多遠,我們的觀測能力在發展,觀測的範圍也在變大.不過按照宇宙大爆炸的理論,宇宙還在不斷的擴大.茫茫宇宙無邊無際,其深邃讓人難以想象,1999年4月,美國紐約州立大學的一個天文研究小組,利用"哈勃"太空望遠鏡的巨大威力.經過2年多時間的周密觀測,並用電子計算機進行科學處理,剔除了分佈在該方向上交迭在一起的400多個天體圖像,於"請"出了一個最古老星系,從它退行膨脹的速度高達光速的96.66%推算,它應處於137億光年的宇宙邊緣!137億光年的距離實在難以比喻,連最快的光也要疾行137億年才能到達.

由此可見,這個最遠的星系也是宇宙大爆炸後不久的天體,是極其珍貴的最古老的"宇宙化石\


庭前賞花


宇宙以自身的物質和能量形成特殊的邊界,用來隔絕外部不遵守我們宇宙規則的地方。如果真的有宇宙邊界的話,那麼我們也不會很容易就能夠到達宇宙邊界,或者是還沒有到宇宙邊界就會被宇宙邊界足以扭曲時空的力量給拽回來了。人類可能是很難從宇宙走出去的,因為一旦走出去的話,一旦跨越了宇宙的邊界,人就很可能不再是人了,可能會變成最基本的粒子狀態,甚至是化為一片虛無。

人類能夠看到的宇宙,只是宇宙的一小部分而已,而人類所瞭解到的宇宙的範圍,僅僅是大海之中一片不起眼的漣漪。有人認為,應該說很多人都認為,宇宙應該是無邊無際的,不過也有一些人認為宇宙是有邊界的。認為宇宙沒有邊界的人認為,如果宇宙有邊界的話,那麼宇宙的外面是什麼呢?是宇宙還是不是宇宙呢?這是一個哲學問題。但是那些認為宇宙有邊界的人認為,宇宙誕生於一場大爆炸之中,之後一直處於極速膨脹之中,所以它應該是有邊際的。

目前人類所知道的宇宙的可觀測直徑是930億光年,但是這只是人們通過計算得到的數據,實際的宇宙到底有多麼大,我們還不得而知,甚至於我們現在能夠用望遠鏡看到的宇宙的範圍,半徑也只是138億光年,因為宇宙的年齡也只有138億年,所以我們能夠看到的最遠的地方,就是距離地球138億光年之外的地方了。


健康美化生活


宇宙中的各種物質(目前人類已知的)都是在按照某種規律運行,但這個規律適用於宇宙所有物體嗎?說到底人在宇宙中根本起不到任何作用,更談不上說人是宇宙的主宰。

宇宙,物質就這樣無意識地運行著,那就說無生命無意識才是宇宙永恆的真理,或是說,這種無生命無意識只是對於人類界定的所謂的有生命有意識而言的,對宇宙來說,這些星球以及他們的運行本來就是生命的一種存在形式,它本身的原則就無所謂掙扎生與死,存與滅。這些生死存亡之類的,或是有無邊界之類的問題都是人類自身為了探索世界,認識自我,而運用自己的一套知識體系給外界強加的描述和解釋罷了。而且這些問題不僅僅是天文方面的,它更像是一種哲學問題,我覺得既然如此,那就多看看中華民族的寶藏《周易》《莊子》《道德經》之類的書籍(並不是說我對這些書籍有多深的研究或是理解,只是裡面的某一段文字,某一句話就可以引發我對這些問題的思考,或是解決我對這些問題的某方面的疑慮)。

如果非得說宇宙邊緣這個問題,我最近有了一個新的想法,那就是我覺得宇宙是有邊緣的,但這個邊緣並不是所謂的用光速朝外尋找,而是朝內尋找,意思就是說我們踩在腳下的地球以及其他星體的表面就是宇宙的邊緣,而星體以內便是宇宙以外。這樣,宇宙的邊緣以外便是一些實實在在的物質而不是虛空幻境。這些想法來源於,現實生活中,兩面鏡子相對而立的話,你就會看到鏡子中的鏡子是無邊無際的,那你這樣一直去尋找這個的盡頭在哪裡,根本就是徒勞的,反而回頭一看,他的盡頭其實就是一開始的兩面相對而立的鏡子。

正如佛家所說“苦海無邊,回頭是岸”,宇宙也是如此,不要一直無謂地朝外尋找,自己出發的地方便是盡頭。在數學上也體現過這個問題,有一道數學題,要求用最少的籬笆圍出最大的圈,然後一個數學家用最少的籬笆圍了一個最小的圈,然後他現在圈子裡面說我現在就站在圈子外面,那你如果用一般思維去尋找這個圈子的邊際的話,繞地球一圈,最後發現你還是回到了原地。所以說,出發的地方便是盡頭,這就是我最近對宇宙邊際的想法。


唱歌找不到調調


無邊無際





奮鬥的小青年t


可以從以下幾方面理解:

1.從最新的觀測資料看,人們已觀測到的離我們最遠的星系是137億光年。也就是說,如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發出,那麼要經過137億年才能到達地球。這137億光年的距離便是我們今天所知道的宇宙的範圍。再說得明確一些,我們今天所知道的宇宙範圍,或者說大小,是一個以地球為中心,以137億光年的距離為半徑的球形空間。當然,地球並不真的是什麼宇宙的中心,宇宙也未必是一個球體,只是限於我們目前的觀測能力,我們只能瞭解到這一程度。

2.所以宇宙沒有邊界,以我們的觀測能力決定了我們能看多遠,我們的觀測能力在發展,觀測的範圍也在變大。不過按照宇宙大爆炸的理論,宇宙還在不斷的擴大。

3.茫茫宇宙無邊無際,其深邃讓人難以想象, 1999年4月,美國紐約州立大學的一個天文研究小組,利用"哈勃"太空望遠鏡的巨大威力。經過2年多時間的周密觀測,並用電子計算機進行科學處理,剔除了分佈在該方向上交迭在一起的400多個天體圖像,終於"請"出了一個最古老星系,從它退行膨脹的速度高達光速的96.66%推算,它應處於137億光年的宇宙邊緣!

4.137億光年的距離實在難以比喻,連最快的光也要疾行137億年才能到達。 由此可見,這個最遠的星系也是宇宙大爆炸後不久的天體,是極其珍貴的最古老的"宇宙化石",因為在探索宇宙起源、演化,宇宙早期歷史將有無可估量的意義。

5.宇宙不是無限的,或者說,我們所居住的這個狹義的宇宙並不是無限的。它的邊界在哪裡、以何形式存在現在尚在爭論,但“我們的宇宙”不是無限的,這個觀點基本已經得到了認同。

6.現在一個觀點認為,在宇宙的邊緣時空是扭曲的,就是說你能無限接近它,但無法到達它。

7.至於廣義的宇宙,即“我們的宇宙”之外的宇宙是否無限,這個就說不清了,正如無法對夏蟲語冰,現在的人類科技對此還毫無認識,現在的研究尚未突破我們的宇宙這個範圍。

宇宙是無限的,但是是有界的.霍金理解的宇宙就象一個籃球一樣,你在球面上無法找到起點和終點,但它卻是有界的.就象很多天文學的書籍裡面都有介紹,如果看看斯蒂芬.霍金的著作會明白得更多,或者從大爆炸理論裡可以得到,我們的宇宙仍然在膨脹之中,星系彼此仍然在退行,也就是我們所認識的宇宙仍然在膨脹,在延伸,在擴大,但還沒有到它的盡頭。











蓉城老師說語文


有時,會有一個很大的觀點被提出,它會改變我們對自身的想法。1543年,Nicolas Copernicus證明地球並不是宇宙的中心。1920年代,哈勃看見宇宙中所有的星系正在加速遠離彼此,這讓人意識到宇宙並不是永遠不變的,而是創始於一個爆炸性的時刻,宇宙大爆炸。

如今,我們面對另外一個里程碑式的改變,我們長久以來想像宇宙是無限大的,但現在很多宇宙學家認為,宇宙是有限的,其中一些人相信,他們知道宇宙的形狀。

如果我們確實發現了宇宙的邊緣,我們必須面對另外一個非常具有挑戰性,令人不安的問題:邊緣之外有什麼?

首先我們知道的,是希臘的哲學之王名字叫Architus,他對於宇宙為何是無限的有一個論證,他說,如果我們來到宇宙的邊緣,射出一支箭,這支箭就會到達下一個「宇宙邊緣」,如此循環,得出宇宙必須是無邊的。

Architus的想法是兩千年來科學家的教條,那就是我們的宇宙必須是無限大的,而且永遠存在。當時在這個教條被改變了,宇宙無限說存在一個問題,不止空間無限,而且時間也是無限,無始無終,我們擁有無限的星體,所以,如果宇宙是無限的,天空會全部是明亮的,但這並不是我們在晚上看到的,事實上,黑暗無處不在,我們會發現,我們並非處在一個無限的宇宙中生活。

正是黑暗的天空啟發了一個關於宇宙的革命性的想法,那就是它不可能永遠存在。宇宙大爆炸,是我們能看見所有空間和物質的一刻,從無到有,從一點擴張開來。

但是大爆炸理論對於天文學家探索宇宙的邊緣又衍生出一個問題,因為光需要時間穿越極大的空間,太空人總是看到過去發生的事情,直到他們沒有時間了。所以當我們在晚上看星星的時候,我們看到額是許多年前的星星,然而我們再也看不到137億年前的星系,那就是大爆炸的餘暉,宇宙背景微波輻射!

它描述了一副宇宙外觀的圖,大約宇宙大爆炸40萬年後,宇宙充滿著熾熱的氣體,等離子體,光線其實不能去任何地方,所以我們不能再往回看了,就像我們不能看到太陽內部。

宇宙背景微波輻射就像一個屏障,在那後面,可能有一個邊緣,或者,宇宙並不是永遠延伸。但無論我們的望遠鏡有多麼強大,我們永遠看不到那個領域。

但或許我們還有其他方法去探索是否我們的宇宙有一個邊緣。Janna Levin是個理論學家,他用複雜的數學模型去解決科學中最具挑戰的問題。相信我們都玩過很多遊戲,在遊戲場景中,當遊戲中的人物到達最左邊,就會從最右邊出來,同樣的,當到達最上邊,就會從從下邊出來。

如果我們的宇宙是有限的,科學家相信它的邊緣時有聯繫的,那就是整個宇宙有點像一個巨大的遊戲場面。就像一個大圓球,沒有人能找出它的邊緣在哪裡,所以感覺就像它是無邊際,無限的,而當我們生活在這樣的宇宙裡,我們不能走出去,因為沒有其他維度往下看著我們的三維空間的宇宙,所以那很難被觀察到!

如果我們生活在一個宇宙立方體裡面,有個方法可以讓我們探索宇宙的邊界,不是用飛船飛越它,而是站著不動看著光線,就像它包裹著宇宙。如果宇宙像一間房子那麼大,而你拿著燈籠站在中間,光線往你身後照射出去,透過一扇牆,從另一面射進來,你會在你前面的牆看見你後面的影像,這房間明顯覆蓋著鏡子,無論你看那扇牆,你都能看見自己的影像。

當我們抬頭看星空,我們看不見這種玻璃大廳。空間太大了,光線需要幾十億年才能在宇宙來回一次,空間和時間在這種宏大的尺度裡,意味著鏡子裡的影像不再一樣。如果我們能呆在一個30光年寬的玻璃大廳裡,我們看到的是30年前的自己。

我們的銀河系大約存在有130億年,幾乎和宇宙一樣久遠,或許有一個遙遠的銀河鏡像躲藏在夜空裡。假設能看到它50億或者100億年前的樣子,我們如何能認出它年輕時候的樣子?

想像一下,如果整個宇宙就像一間房那麼大,而空間能頭尾相連地捲起來,那麼每扇牆都是能通過對面的通道,往周圍看,我們會看到自己的影像,就像在水晶裡被多重複制,而且每個版本都能往回追溯一些。

愛因斯坦的相對論顯示出宇宙是一種有彈性的類纖維結構,物質和能量都會影響它,愛因斯坦想像宇宙是一張平滑的毯子,無限延伸,但不表示它不能是有限的,而且是頭尾想接捲起來的。

當發現地球是圓形之前,人類也一度有這樣的疑問:地球是否是無限的?如果是有限的,地球的邊緣會是什麼,一直走到邊緣會不會掉下去?而如今我們知道地球是圓形的,是有限的,沒有所謂的邊緣。但上升到空間更大的宇宙,也會像地球一樣,是有限的嗎?

目前的所有理論只是猜測,因為宇宙實在太大,遠遠超出了人類可觀察範圍,人類不可能像麥哲倫環遊地球一樣去環遊宇宙,發現又回到了出發的位置證明宇宙真有限的。所有的不解或許都緣於人類本身生活在宇宙中,而不能走出宇宙,所有觀察的事物都是片面的,或許存在更高的緯度,當我們在高一級的維度裡重新觀察宇宙,會恍然大悟原來宇宙是這樣的。但無論如何,人類智慧是無窮的,我們會不斷挖掘更深的理論和更多的奧秘!


海外有趣分享


數學上 很多宇宙整體拓撲模型都是可能的,包括有界和無界 物理上 我們不知道 這方面霍金數學做了很大貢獻 但是物理上沒有結論 目前去普遍接受的是有限無界

目前測量的微波背景輻射表明,宇宙還是比較平的,也就是比較接近歐幾里德空間,如果宇宙是完全平的,宇宙的整體拓撲應該平的或者柱形,或者莫比烏斯帶,不過我所知道的宇宙模型中,沒有一個是可以定義中心的,所以現在沒人知道到底宇宙有無邊際!


金色電影拾光


你能不能問點我知道的問題[呲牙]



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