宇宙有沒有邊界?把這個問題歸為一個哲學(xué)問題。
宇宙由兩種空間組成:物質(zhì)空間和真空空間;由此定義兩種邊界:物質(zhì)邊界和真空邊界,分析如下:
由若干外層物質(zhì)構(gòu)成的封閉空間之外沒物質(zhì)時,將此外層物質(zhì)定義為宇宙的物質(zhì)邊界,在此內(nèi)稱為物質(zhì)空間;在此外稱為真空空間。
在物質(zhì)邊界上,從某方向向外射出的光線(可從另一個方向)回到出發(fā)點時,它軌跡中距物質(zhì)空間中心最遠點就是真空邊界。
愛因斯坦說:宇宙有限而無邊!說真的,誰也不知道宇宙到底有多大。宇宙到底有多大?把世界上最偉大的數(shù)學(xué)家請到世界上最先進的計算機前,請他用人類所已知的最大數(shù)來表述宇宙的尺度,讓全人類都來做他的助手,不停地幫他在這個大數(shù)后面添“0”,演算的最后結(jié)果會是多少呢?結(jié)果將是“毫無結(jié)果”,人類永遠無法算出這道題,因為這道題本身不是數(shù)學(xué)題?!捌浯鬅o外”,“宇宙是無限的”,古今哲學(xué)家們不厭其煩地重復(fù)著這一答案,認為這才是對宇宙尺度問題的準確表述。其實,哲學(xué)家們并不比數(shù)學(xué)家高明多少,數(shù)學(xué)家們算不出來的時候,就已經(jīng)使用了一個哲學(xué)符號--∞,即表示宇宙無窮大。哲學(xué)家們講的“無外”、“無限”本身就意味著:人類的思維已無法思維這道題,或者說它在哲學(xué)上無解,故它也不是一道哲學(xué)題。“上帝是至高無上的”,當(dāng)把上帝同宇宙相比時,誰比誰大呢?如上帝在宇宙之中存在,那么“上帝至高無上”則為謊言。如上帝不在宇宙之中,那么宇宙之內(nèi)沒有上帝存在。無論神學(xué)家們?nèi)绾蜗胂裼钪媾c上帝,他們永遠想像不出宇宙與上帝的確切邊界,故“宇宙有多大”這道題在神學(xué)上無解,它不是一道神學(xué)題。正因為物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家、神學(xué)家都弄不清宇宙的大小,說明這一問題本身就有問題?!肚f子·庚桑楚》中曰:“有實而無乎處者,宇也。有長而無本(開始)剽(末梢)者,宙也?!薄痘茨献印R俗》曰:“往古來今謂之宙,四方上下謂之宇?!笨梢娪钪姹旧砭椭傅氖强臻g和時間,問宇宙的大小,就同問純空間的大小、純時間的長短、純質(zhì)量的質(zhì)量、純溫度的溫度一樣,這些問句都不完整,缺少主詞。
任何空間都是指某物的空間大小,任何時間都是指某物的時間長短,故宇宙是指某物所占據(jù)的空間與時間。撇開“某物”這一主詞,而去問一種抽象的時空尺度是沒有意義的。如同問一個抽象“生物”的身高與年齡一樣,無法回答。其實,人們在討論“宇宙”問題的時候,往往站在完全不同的角度,物理學(xué)家們所說的宇宙完全不同于哲學(xué)家們所說的宇宙,哲學(xué)家們所說的宇宙又完全不同于神學(xué)家們所說的宇宙。這倒不是因為宇宙中的空間、時間有什么不同,而在于人們研究時空的方法與途徑完全不同。宇宙的物理學(xué)解顯然只能通過觀測的途徑去獲得,而且還要通過觀測來驗證,任何視覺觀測不到的宇宙解均不會被物理學(xué)家們所接受。因此,物理學(xué)宇宙是已觀測到的和可被觀測的宇宙,它的解存在于人們視界范圍之中,它的尺度等同于人類的視界。
宇宙的哲學(xué)解必然以已有的物理學(xué)宇宙解為內(nèi)核,并根據(jù)已經(jīng)觀測證實的結(jié)論定理去進行歸納、演繹、推理,用思維邏輯去拓展哲學(xué)宇宙的時空,直到這種思維走到盡頭,到無法繼續(xù)進行思維的界段為止,這種哲學(xué)宇宙的尺度等同于人類的思維宇宙。宇宙的神學(xué)解并不排斥物理學(xué)與哲學(xué)的宇宙解,但神學(xué)家們力圖用一種無法被觀測與被思維的“神”來解釋宇宙,這種“神”的真實性顯然依賴于人類的想像能力,故神學(xué)宇宙的尺度等同于人類的想像極限。
宇宙的半徑不是哈勃半徑嗎?大約10^26~10^27米。這個問題還沒有定論,現(xiàn)在比較流行的說法是,宇宙是以光速膨脹的(而任何物體都不能超過光速,所以宇宙的邊際沒辦法到達,即“有限而無邊”),而關(guān)于宇宙的年齡,天文學(xué)家推算為130億—140億年,所以按現(xiàn)在的理論,宇宙的半徑大概就是130億—140億光年。
宇宙有邊界嗎?宇宙的邊界在哪里?霍金是怎樣理解這個問題的?
下面選自果殼網(wǎng)的朋友的回答:
邊界在物理學(xué)中是一個專有名詞,吳口中的“宇宙邊界”可能指“界限”。例如,二維球面沒有邊界,但是你的視野卻有個范圍的,于是存在一個界限。我們的宇宙有這樣一個界限,由于光速有限,宇宙的年齡有限,宇宙的空間在膨脹,我們所能看到的界限大約是半徑400億光年左右的一個球?qū)ΨQ區(qū)域。這個區(qū)域之外的光還沒有傳到地球,所以我們看不到。這叫做宇宙的視界。在宇宙視界之外,空間是否會無限延伸,沒人說得清。但是,根據(jù)微波背景輻射的觀測結(jié)果(宇宙空間的曲率為0),暫不排除這種可能。霍金對大爆炸最重要的貢獻是證明在某些特殊條件下,膨脹的宇宙必然始于一個奇點。這叫做奇點定理?;艚鹨蔡岢鲞^一個模型 認為宇宙之初沒有時間,只有空間。到后來才有時間。就像北極點上只有南,沒有北一樣。這叫做“無邊界條件”,目前還是他的一家之言。我很高興有非專業(yè)人士喜歡讀霍金的書。希望有人能把霍金的書翻譯得通俗易懂一些,讓更多人讀明白。
霍金在1981年提出,宇宙可能是沒有邊界的。但是他所說的邊界,跟我們通常怎么想都想不明白的那個邊界(“宇宙的外面是什么”),完全不是一回事情。
確切地說,他跟吉姆·哈特爾合作提出的無邊界宇宙模型,描述的是宇宙大爆炸極早期,早到比所謂普朗克時期(大爆炸后不到10的-43次方秒)還要早之前,宇宙在時空中是沒有邊界的;在大爆炸之前,時間還根本不存在,宇宙開端這個概念是毫無意義的。
霍金提出這個模型的前提是,在此之前,宇宙大爆炸模型總是繞不開所謂的奇點,就是在大爆炸的那一刻,宇宙中所有物質(zhì)能量都聚焦在一個體積無窮小的點——這個點密度無窮大,這在物理學(xué)中是無法描述的。
霍金的無邊界宇宙模型,相當(dāng)于把奇點換成了地球上的北極點。沒有人能夠比北極點更北的地方,但那里并不存在任何邊界——那里只是一個跟地球上的其他地點沒有什么兩樣的地方,只不過所有指向北方的經(jīng)線都在這里交會并且終結(jié)了。
所以,從霍金的觀點來看,宇宙的邊界就是沒有邊界。所以,“思考宇宙的邊界在哪里”,對于霍金的門徒來說,應(yīng)該是會被扣分的吧……
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