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如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?


假如说宇宙没有边界,那么宇宙中就应该有无限多的恒星,不论你朝天空哪个方向望去,都应该能看到无限多的恒星。虽然每一颗恒星的光很暗弱,但无限的恒星的光芒合起来就会无限地亮。如果真是这样的话,地球上就不应该有黑夜,背朝太阳那一边也应该很亮。

宇宙是什么?

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?其实,这样提问题本身就是荒唐的。

如果你问宇宙外边是什么,就等于你已经承认宇宙有边界,否则怎么会有外面呢?尽管这个问题难以回答,但因为它是物理学研究领域中的一个极其重要的宇宙学问题,所以历代科学家都在积极地加以探索,力争对此做出合理的解释来。

在伽利略和牛顿之前,许多人信奉亚里士多德的观点

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

,认为宇宙是一个有限的结构,宇宙的最外层是由恒星天体构成的,因此恒星天体就是宇宙的边界,在它之外,就没有空间了。可以说,哥白尼的“太阳中心说”就是建立在这种假说的基础上的。

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

在牛顿生活的时代,科学家们开始接受无限无边的观点,即认为宇宙的体积是无限的,也没有空间边界。

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

宇宙空间是一个三维无限的欧几里德多向空间,即在上、下、左、右、前、后这6个方向上,都可以一直走下去,以至延伸到无穷远。

这种宇宙无限的观点在打破中世纪宗教神学的精神枷锁的斗争中,起过非常积极的作用,但它跟亚里士多德的学说一样,都是没有被证明的科学假说。

在牛顿的力学中,每当探讨一个有限的力学体系的运动时,总要假定可以选取的一个参考系,使引力势(相当于电学中的中势)在无限远处成为常数。

如果承认牛顿的无限宇宙图像,认为物质均匀地分布在整个无限空间之中,那么,根据牛顿力学又会得到无限远处引力势必不可能为常数的结论,这就是一个矛盾。

如果要证明无限远处引力势必为常数,就要放弃物质均匀分布在整个无限空间内的假设,并认为物质主要集中在我们周围的有限空间,那么无限远处虽然是常数,但物质的宇宙却仍然是有限的。因此,牛顿力学在原则上不能用于描述无限宇宙这一物理体系。

进入20世纪后,爱因斯坦提出了“广义相对论”的理论,他认为不应先验地假定宇宙空间必定是三维无限的欧几里德空间,因为宇宙的空间结构并不是与宇宙间的物质运动无关的。

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

爱因斯坦提出了第一个宇宙模型,它既不是亚里士多德的有限有边体系,也不是牛顿的无限无边的体系,而是一个有限无边的体系。

所谓有限是指空间体积有限;所谓无边,指的是这个三维空间并不是一个更大的三维空间中的一部分,它已经包括了全部空间。实际上,有限无边的概念并不是在爱因斯坦的宇宙模型中才第一次提到。在他之前,亚里士多德就认为大地并不是平坦无边的,而是一个球形的。实质上,这就是用有限无边的球面结构代替了无限无边的平面结构。

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我们可以这样来解释爱因斯坦提出的这个有限无边的世界:假如有一只小蚂蚁在一只大球上爬行,这个球本身是有限的,但球面根本没有边界,对于蚂蚁来说又是无限的。我们人类和这只蚂蚁一样,就生活在这样一个有限而无边的宇宙中。

在爱因斯坦之后,天文学家又提出了新的宇宙模型学说。这种学说认为,宇宙的空间尺度一直在随着时间而不断增大,也就是说,宇宙正在不断膨胀。

如果说宇宙是有边界的,那么它的外面是什么呢?

宇宙自从诞生到现在,时时刻刻都在膨胀,一直没有停止过。我们已经知道,类星体是离我们最远的星星,最远的类星体大约离开我们有100亿光年。这个范围大致上也就是目前我们观测到的宇宙的大小。这么大的宇宙中总共有多少个物质呢?有人做过一计算,如果把所有的物质都做成太阳,那么整个宇宙内就可以有1000万亿亿个“太阳”,也就是在1后面跟23个零。既然宇宙处在不断膨胀的运动中,那么它的边界每时每刻都应该有具体的位置。从这个意义上说,宇宙应该是有限的。然而,宇宙的边界又在不断地向外扩展,科学家们还无法推算出它最终将膨胀到什么程度,会不会永远膨胀下去。从这个意义上讲,宇宙又是无限的。说到这里,我们不能不这样认为,宇宙中存在着千千万万个谜,而宇宙本身就是一个最大的谜。

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