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宇宙之外是什么?

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online_member 发表于 2020-4-7 21:11:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
传统的认知以为,宇宙空间是闭合的,在高维上看起来是个球体。

史蒂芬霍金在《时间简史》里面就说到,宇宙是有限无界的,宇宙时空是有限大的,但却是没有边界的。什么意思呢?史蒂芬霍金用地球来做了一个类比。我们的地球,就是一个有限大的星球,我们知道它的直径和大小。但是呢,地球是没有边界和开端的,你在地球上一直走一直走,也不可能找到一个边界,不可能掉到地球外面去。同样的,我们沿着宇宙的一个方向一直走,速度超过宇宙膨胀的速度,那经过很长的时间过后,也必定能够回到原点。宇宙的三维空间是弯曲闭合的,只是因为极其广大,我们感受不到这种弯曲。这种假说其实很符合人类的想象。

但是,现实总是超越我们的想象力。最新的研究结果表明,宇宙不是弯曲的,是极其平直的。

宇宙是平的

过去十几年间,科学家用地面望远镜和太空探测器反反复复在大尺度上观测宇宙,发现空间……并不是弯曲的。最新的一个结果是在2013年底由“重子振动分光镜勘测”发现、2014年1月宣布的:在大尺度上,宇宙空间是“异乎寻常的平直”。

像这样超乎寻常的结论,科学家有超乎寻常的证据。弯曲空间中没有真正的“平行线” —— 比如你在地球的赤道上画两条平行线,你会发现这两条线会在极地交叉到一起;而如果空间曲率是负的,平行线之间的相互距离就会越来越远。但是科学家测量遥远星系的光,发现并没有这种弯曲。

科学家还仔细考察了宇宙微波背景辐射的地图。如果空间是弯曲的,这个图就会有些弯曲:
宇宙之外是什么?20 / 作者:麻辣鸡翅 / 帖子ID:58761,228891 宇宙空间的三种可能
但是科学家观察不到任何弯曲。现在观测的结果,我们有误差小于1%的精度,认为宇宙是平直的。空间是平的,所以我们这个宇宙中三角形的内角之和正好等于180度,两条平行线永远不会相交。换句话说,你初中学的几何学正好够用,宇宙在大尺度上就是一个简单的欧几里得空间。

宇宙是平直的,而且只能是无限的

宇宙空间就无法闭合,就是无限大的。一个平直而又没有边界的空间只可能无限大。事实上,在2014年最新测量结果出来,开新闻发布会的时候,BOSS项目总负责人大卫·施莱格尔说,我们关心宇宙是不是平的,因为这关系到宇宙是有限大还是无限大的 —— 而“我们的观测结果和无限大的宇宙相吻合。”

这是一个非常令人不安的结果,有限大是可以想象的,无限大是不可想象的。大爆炸之前什么都没有,然后现在怎么就无限大了呢?

首先我们要知道,宇宙没有中心。空间的膨胀是哪里都在膨胀,宇宙中遥远的区域应该跟我们这里差不多,有差不多密度的星体。从微波背景辐射图来看,宇宙各个地方大体上就是差不多的,我们这里,一点都不特殊。

宇宙是无限平直的,而且物质也是无限多的

有人会质疑:宇宙空间无限大,但物质还是那些物质啊,只是被拉大了而已?大爆炸才一个奇点,宇宙开始时肯定也很小,怎么就无限大了?《三体》里面说过宇宙的物质总量保持不变。

首先我《三体》里的物质总量有不同看法。宇宙不是物质守恒,而是能量守恒,总能量为零。物质无限多,负能量也无限多,这是可能的。

其次宇宙开始时空间确实可能有限的,但可能后来出现爆胀,一下就成无限平直。

最后前面也说到,宇宙没有中心,每一个点都遵循同样的物理定律,每一个点都不特殊,假设宇宙现在暂停膨胀,它也是无限大的,没有哪一点处在边缘。而没一点从大尺度看,物质密度是一样的。那就只有一种可能,宇宙有无限多的物质!

宇宙有无限多的物质,而物质的排列组合是有限的

宇宙无限大这件事情,其实细思极恐。

根据量子力学,给定一堆物质,不管他们的排列组合有多么巨大种可能,也一定是有限的。这就意味着,我们文明世界的形态,也只能有限多种。无限大的宇宙,除以我们有限的文明,会是什么结果?

每一种可能,每一个事件,在这个无限宇宙中都有无限多个副本。

举个栗子:π这个数字,有无限多位。而我们的生日年月,是有限的。在无限中,可以很容易找出有限位数的副本。你可以在这个网站,输入你的生日数字,或者其它对你有意义的数字,找到它在π这个无理数中出现的位置。这个网站也只算到了第10亿位。如果算到无穷多位,不用说生日,就连自己的基因序列数字串,也能在里面找到。

所以,你是有限的组合,在无限的物质宇宙中,你会出现无数多次。也就是说你现在在看我的知乎,在遥远空间的另一个地球,也必定有一个相同你,同样在看这篇文章。特别说明的事,我并没有讲平行世界,平时世界是量子力学的东西。我讲的是在同一个宇宙下,有无数个同样的你,跟你在做同样的事。如果我们制造出了虫洞,你穿过虫洞,是可能与相同的你见面的。

宇宙是无限的,而宇宙又不会只有一个

《宇宙》杂志有一期文件,标题是宇宙是为我定制的吗?宇宙学,微调和生命:

咋一看,我们这个宇宙挺简单的。宇宙中的主要物质是100多种原子,而原子又由质子、中子、电子组成。再深入一步,你可以说质子、中子都是夸克组成的。这样宇宙的最主要构成成分,也不过就是六种夸克、六种轻子和四种基本的力 —— 按物理学家的说法叫做四种“相互作用” —— 包括引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。

现在物理学家已经有一个非常厉害的理论,叫做“ 标准模型 ”,能够把前面说的这些所有东西 —— 除了引力之外 —— 都描写清楚,而且无比精确。标准模型预言应该有一个叫做“ 希格斯波色子 ”的东西,现在也被发现了,也就是所谓“ 上帝粒子 ”。当然,还有一些事情是标准模型解释不了的,比如说暗物质和暗能量。

我要说的是一个更严重的问题。标准模型有19个自由的参数。这些参数不是理论计算出来的 —— 也就是说似乎没有什么道理约束它们必须如此,它们都是被实验测定出来的。物理学家不知道为什么这些参数恰好是这样的数值。

但是物理学家知道,如果它们不是这样的数值,我们这个宇宙可就麻烦了。

我们的地球能够诞生生命,是一个奇迹。那是因为有很多很多星球,并满足不了产生生命的条件。同样的,我们的宇宙能够诞生地球,也是一个奇迹。必定有很多很多的宇宙,满足不了诞生地球的条件。19个自由参数,完好地制造出了我们所看到的宇宙。这些参数很多稍一变动,就不会有生命体适合在这个宇宙生存。你觉得下面哪种情况的可能性比较大一些:

1.我是个普通彩民。刚出了一个宇宙乐透,只要选择19个球的数字,我就能中得大奖,获得亚当夏娃一对。我觉得奖品很吸引人,掏钱买了一张彩票。然后彩票中奖了。

2.我是个中了头奖的彩民。我能中奖因为我就是那个中奖的人。

所以,我们是膜宇宙中的幸存者。正因为我们存在,我们才有机会去思考宇宙是不是无穷大。在很多宇宙里,一片寂静。

最后的结论:宇宙是多重的,我们的宇宙之外,只会是另外一个宇宙

宇宙无穷大,貌似把时间,空间都填满了,其实不是。就像我们在床上铺被子,盖满了一层,还可以再盖一层。我们打开车上的收音机,接收到的是中央人民广播电台,这时候空气中像是充满了这个电台的电磁波。但只要我们调一下频率,又可以听到中国国际广播电台。

比较认同膜宇宙假说。主体的想法是我们四维的宇宙是被嵌在一个高维空间里面的膜,还有其它的一个又一个的膜宇宙,总数量是无穷多的。也就是说无穷大之外还有无穷。自然数有无穷多个,负整数也是无穷多个,加起来整数集合还是无穷多。

无穷大并不是终点。人类也许应该偶尔跳出自己的经验感观,去多想象一下宇宙的无限。
宇宙之外是什么?27 / 作者:麻辣鸡翅 / 帖子ID:58761,228891 膜宇宙假说


参考资料:
万维钢《宇宙是平的,这很令人费解》
万维钢《一个让人寝食难安的世界观》
宇宙杂志《宇宙是为我定制的吗?宇宙学,微调和生命》
柴知道解读:史蒂芬霍金《时间简史》
百度百科《膜宇宙学》

作者:一点资讯
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