宇宙有沒有邊,宇宙有沒有邊界?

2022-03-19 08:12:21 字數 5844 閱讀 5728

1樓:方式過十多個額

如果宇宙是無限大的,其中均勻分佈著發光天體,由於光度與距離的平方成反比,在一定距離上,球殼內的發光體數目和距離的平方成正比,那黑夜的天空應當有無限個亮點,天空應該是全亮的。

但是實際上,我們知道地球上看,天空中大部分還都是黑的。這個**似乎告訴我們,宇宙是有限大的,天體是有限多的。

當然,奧伯斯那個時候並不知道光速是恆定的,宇宙是有年齡的等等。不過這也算是我們人類對於宇宙邊界的一次很深刻的**。

隨著科學理論和觀測裝置水平的提高,我們知道真空的光速是恆定的,宇宙誕生於138.2億年前,宇宙還是膨脹的,很多光其實還來不及到達地球。所以,關於宇宙是不是有邊界這個問題,我們似乎又回到了原點。

哈勃望遠鏡帶來震撼2023年,美國太空望遠鏡科學研究所所長羅伯特·威廉姆斯,動用了他的特權,連續證用哈勃望遠鏡十天,要知道使用這個望遠鏡是需要排隊的,屬於稀缺資源。當時許多業內人士都驚呆了。但是更讓他們想不到的是:

羅伯特·威廉姆斯要觀測區域時宇宙最黑暗最空曠的天區。

也就是下圖中黃色框標註出來的區域,它只有整個天區的2400萬分之一,約等於月亮寬度的12分之一。

在為期10天的觀測裡,哈勃望遠鏡一共環繞地球約150次,拍下342張影象。在不同波長進行**,總**時間超過了100小時,最後得到了下面這麼一張**。

本來等著看笑話的天文學家看到這張**時,又再一次被驚呆了,在這張圖中每個點都是一個星系,僅僅在小小**裡就捕捉到將近3000個星系。

這張圖讓我們明白一道理,如果在地球上向宇宙各個方向看過去,都是一樣的。看起好像地球就是宇宙的中心一樣。難道是「地心說」要復活了?

可實際上,這是因為地球所在的宇宙特別特別大,遠遠大於我們能觀測範圍。所以,我們才會有這樣的錯覺。這也解決了奧伯斯的困惑,宇宙的大小遠超我們的想象。

宇宙的形狀同時也讓我們明白,關於宇宙到底是不是有限大的,單純用觀測是不可能搞定的。我們只能用其他的辦法。上一期,我聊到了愛因斯坦的場方程因為太複雜。

(看不懂也沒關係,並不會影響到什麼,直接跳過就行。)

為了求解。有兩位科學家對它進行了簡化,他們假設:空間是各向同性得流體,後來又有兩位科學家給出了證明,並且哈勃的觀測是和這個假設十分吻合的。

所以,我們這個簡化稱為:flrw度規。

(下面要來公式了,相信我,看不懂也沒關係,直接跳過都沒有問題。)

通過一同推導和假設,最後我們會得到下面這樣的一個式子,

這個式子有啥用呢?其實它描述了宇宙的形狀。如果這個式子裡的

k>1,宇宙就是封閉的;

k<1,宇宙就詩馬鞍形的;

k=1,宇宙就是平坦的。

那有啥差別呢?

k>1時,宇宙和地球很像,你從一個點出發,朝著一個方向一直運動,如果命夠長,速度夠快的話,你最終會回到原點。那宇宙有邊界麼?其實是有界,但沒有邊的。

所有,在這個情況裡,宇宙是有限大的。

k<1時,我們是找不到宇宙的邊界在**的,所以宇宙就是無限大的。

k=1時,宇宙就是平坦的,這個情況上k<1是一樣的,宇宙是無限大的。

也就是說,從這時候開始,宇宙邊界的問題被轉化成了宇宙的形狀問題,我們只要知道宇宙的形狀也就能夠宇宙是不是有邊界了。

如何驗證宇宙的形狀?那如何驗證呢?其實我們這裡的圖都是做了降維的簡化,把一個三維問題簡化成了二維的問題。那在二維平面裡,我們初中就學過了,平面三角形的內角合是180°;

而實際上,在球面上如果畫一個三角形,這個三角形的內角合是大於180°的;

而在馬鞍形上畫一個三角形,這個三角形的內角合其實是小於180°的。

2樓:情感小小磚家

宇宙應該是沒有邊際的,至少在人類現有認知當中,我們沒有能力去確認宇宙的邊際,這也就代表著在我們的認識當中,宇宙從來都沒有邊。

3樓:天才人物我無敵

宇宙是沒有變的邊的,宇宙絕對是無邊無際,是非常浩瀚的,而且人們也沒有能力去穿越宇宙到其他地方。

4樓:觀山看氣鬥

可能有。宇宙是物質的,物質應該都有邊界的,現在找不到宇宙的邊,只是還沒有發現,並不等於沒有。

5樓:乾煸新鮮事

根據現在的科學調查來看,宇宙是無限大的,是沒有邊的。

宇宙有沒有邊界?

6樓:星宇飄零

在我小時候,科普書裡流行的是愛因斯坦提出的超球面宇宙模型,他是根據廣義相對論裡的空間彎曲提出來的。把三維空間類比成二維的話,宇宙就在一個球體的表面,也就是一個球面上。當把它引申到三維,宇宙就是在一個四維超球體的表面上,也就是一個三維的超球面。

需要注意的是,這裡所說的球體或超球體是不存在的,也是不需要存在的。由於宇宙中物質質量的影響,導致空間彎曲起來直到彎曲成一個超球面,也就是這種彎曲達到一定曲率或者達到一定半徑範圍,就會自行閉合成一個球面,而不需要增加一個維度讓它彎曲成為球面。也就是說空間彎曲並不需要增加維度。

彎曲空間會自行閉合

不過這是但考慮空間的情況之下,而我們都知道,在廣義相對論裡,時空是統一的,也就是實際上還需要考慮時間,因此空間彎曲就不是在四維空間裡彎曲,而是在時間裡彎曲了。但是把時空作為一個整體時,又把它空間化來考慮空間彎曲是很難理解的,因此一般情況下我們考慮空間彎曲時就直接忽略時間好了。

愛因斯坦的超球面宇宙是沒有邊界的,因為你在二維下是找不到球面的邊界的,同樣在三維下你也找不到超球面的邊界。但它是有限的,因為球面或超球面是有限的,它的半徑由其曲率決定。

然而隨著宇宙學的發展,加速膨脹的宇宙讓人越來越懷疑宇宙是否真的有限。

宇宙臨界密度決定宇宙的未來

當宇宙中的物質密度高於臨界密度,宇宙會在引力作用下減速膨脹,(綠色和藍色線所示)如果物質密度高於一個閾值,宇宙最終會在引力作用下收縮最終坍縮回0點(紫色線所示)。這種情況下,宇宙大尺度的曲率是正的,宇宙是有限無邊的。當宇宙中的物質密度等於臨界密度,宇宙將永遠膨脹下去。

(黃色線所示)這種情況下宇宙大尺度的曲率為0,宇宙是無限無邊的。當宇宙中的物質密度低於臨界密度,宇宙會持續加速膨脹,最終宇宙會分崩離析,這可能就是傳說中的大撕裂吧。(紅色線所示)這種情況下宇宙大尺度的曲率為負,宇宙同樣是無限無邊的。

你可能發現了,在考慮大尺度下的宇宙曲率時,就要考慮時間維度了,你可能會奇怪,宇宙裡明明有物質能量,物質能量是會彎曲時空的,那時空曲率應該永遠為正才對,為什麼上面會出現曲率為0和曲率為負的情況?聰明寶寶可能已經發現了,答案就是膨脹。單純考慮空間的話,曲率應該永遠是正的,但是當你把膨脹考慮進去,曲率就有可能為零甚至為負。

而膨脹是隨時間變化的,也就是說在考慮宇宙大尺度的曲率時,時間不能忽略,而必須考慮進來。

宇宙正加速膨脹

7樓:宇宙空間飛船

我們的宇宙有邊界嗎?

8樓:符蕾封庚

有。但目前還沒有發現,可能今後一段時間也不會發現。宇宙似乎是11維空間。

9樓:小小喵同學

我個人覺得宇宙是沒有邊界的,因為宇宙慢慢的在發生**,如果宇宙有邊界的話,那麼一定會造成其他的影響,正是因為它沒有邊界,所以才可以容忍宇宙**。

10樓:阿炎談娛樂

宇宙是有邊界的。因為宇宙目前正在膨脹,由於它可以膨脹,這意味著在宇宙外部必須有額外的空間來容納宇宙的擴張。

11樓:

我覺得宇宙是沒有邊界的,因為所有得東西都是到不了頭的。

12樓:妄作

就目前來說,科技並沒有辦法證明宇宙存在邊界,它仍然處於不斷膨脹過程。

13樓:光看不見

宇宙有沒有邊,這是我們沒法知道的,無法去感覺的。因此說有邊或說無邊,這隻能是推理去得知,就是說如果合乎到理就行。復合邏輯就行。

我們先假設有邊際,如果說宇宙存在著邊緣,那邊緣外面又是啥呢!顯然說存在著邊緣是不能的,所以只能是無邊緣的。

14樓:小王子

目前來看,沒有任何辦法來證明宇宙是有邊界存在的。

15樓:易生子

宇宙有邊有界,因為宇宙也是生命體。

16樓:繩祺祥隆炳

宇宙是有邊界的,正在加速膨脹中。如果一個人以極接近光速的速度落下(有靜質量的物體不會達到光速)他是不會著「地」的。

17樓:冉豔蕊尚杉

科學家只是認為宇宙沒有邊界因為目前科技還不夠。還沒有證實。在宇宙中沒有上下左右之分,所以如果宇宙是沒邊界,那也沒有「地」。

宇宙到底有沒有邊界?

18樓:

首先按照大**假說,宇宙確實有個邊,不過這個邊正在以很快的速度膨脹,無法準確的知道宇宙的邊,所以被稱為無邊。

在大**中,宇宙也肯定是有限的,只不過是在變大,就和微積分一樣,極限是無限,但永遠不可能達到無限,而且我們能夠觀察到的範圍越來越遠。

所以只把能夠觀察到的總星系範圍定義為宇宙。這僅僅是天文學角度。如果按照哲學來解釋,可能更能讓人接受:宇宙是無限無邊的,宇宙是時間和空間的組合,和太極陰陽相似,一虛一實。

擴充套件資料

宇宙到底有多大

宇宙異常廣闊,僅僅一個銀河系就有難以計數的星系、恆星、氣體和塵埃,我們僅能觀測到非常有限的。

哈勃極限深場影像展示了非常狹小的天區——大約是1/32000000,並通過持續長達23天的紫外、可見光和近紅外波段觀測得到。影像中發現了5500個星系,其中部分星系是現有宇宙年齡約4%時的影像。

這樣推算,可見宇宙可以有1800億個星系。但實際上這個數字遠遠低於真正的數字,大約僅僅是後者的10%。

19樓:務驕卞虹影

愛因斯坦好像說宇宙是一個有限無界空間。二十世紀以前愛因斯坦提出宇宙是一個平面而且是恆定不變的,但是二十世紀以後科學家提出宇宙是球形的,有邊緣但沒邊界,就是沒有界限的,而且宇宙還是在不斷膨脹的。

傳統的比喻是逐漸吹大的氣球膜,大小有限,但並沒有邊界。設想我們是二維生物,即只能感覺兩個維度,那麼我們在這個氣球膜上是感覺不到有邊界的,但確實這個空間是有限大的。這就是有限無界。

實際的空間是個被扭曲的空間,人只能感知三個維度,所以宇宙對應也是個有限無界空間。我認為宇宙是不會被人類所探明的,說它是有邊界的,也許它就是沒邊界的;說它是沒邊界的,反而它就有邊界;或許宇宙根本不能用有無邊界來衡量。如果說宇宙是沒有邊界的,那麼「大**理論」就站不住腳了;如果說宇宙是有邊界的,那麼宇宙的外面又是什麼呢?

是無數個外部宇宙,還是我們根本無法想象的另一種世界。也許人類幾千年所得出的理論都是錯誤的,宇宙可能不是我們所瞭解的這個樣子。但總而言之的一點就是:

一切(包括宇宙和我們為探明的世界)都不會消失。[/i]宇宙如果有限,那宇宙外面是什麼,不說物質,能量或者其他什麼的,空間總該有吧,只要有空間的存在就會有時間的存在,既然有了空間和時間,就算那裡是真空,也總該叫宇宙吧,我覺得這樣的問題不要直接去判斷,而是先弄清判斷依據,空間,時間到底該怎麼理解(時間空間是無限的,如果說時間是有限的,那只是相對於我們的靈魂而言),如果你們說的宇宙是隻有物質,能量或者什麼的存在才是宇宙的話,我無話可說!

話又說回來,上面的朋友說美國某人士說宇宙是正5邊形的12面球體,而卻說宇宙有限無邊,雖然聽起來有點道理,但有限總會有個體積吧或者說大小,那這個體積或者大小的外邊能解釋給我們聽聽嗎,我們就不能出去嗎,「我們從一點出發沿著直線走又回到起點而卻沒有返航點」如果是沿著直線從理論上就不可能嗎,說著說我們是沿著一個極大的園走的。我說的有點混亂,這就像「終結者1」一樣,他的父親是他從他的未來派來保護他母親的士兵(也就是他的父親是他在他母親死後派到過去保護他母親的人),當然這只是科幻片,可這個我就一直沒弄懂!

隨手而筆,有含糊不清或者不嚴謹的地方還請見量!

宇宙再不斷的膨脹中,也就是說再不斷變大,但當膨脹的力量比星球間的引力時,宇宙又會不斷縮小,因此,我認為宇宙的邊界不是固定的。

我認為是無限大的,

即使我們定義的宇宙有邊界,

那麼宇宙以外的東西又是什麼呢

宇宙有沒有邊

應該是沒有邊的 當時空曲率為大於零時,宇宙是有限無邊的,站在四維的角度,宇宙就是一個球面,大小一定,但是在球面上就是走不到邊 當宇宙曲率 0時,宇宙就是平坦無邊且無限的,站在四維的角度,宇宙就是一個大平面,沒有邊 當宇宙的曲率 0時宇宙的形狀就不大好想象了,一種簡單的形狀是馬鞍形,也是沒有邊的 其實...

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古往今來謂之宇,上下左右謂之宙。所以宇是指時間,宙是指空間。時間沒有起點也沒有終點,空間也就沒有邊界 對於人類而言,時間空間都太大太遠。而人類文明僅幾千年。至少到目前為止,人類觀測到的宇宙是150億光年。也就以光的速度需要150億年。這是一個作為普通人很難想象尺度。你這個問題,沒有任何人能回答,因為...