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【讨论】宇宙之外有什么?(下)

●这两个问题实质上是一个问题,并且,没有人能够真正的回答这个问题。至少站在科学的角度看,这个问题没有答案。科学并不保证所有的问题都是有答案的,只有当我们获得了足够的资料与证据之后,科学才能向人们提供一个基于一定条件下合乎观测事实的答案。但是,迄今为止,我们还没有任何方法去得到关于宇宙之外或是宇宙大爆炸之前的信息,所以对这个问题的回答无法基于现代科学的观测结果之上的。

如果非要给出一个回答,那么可以说宇宙之外是一个“非宇宙”,同样,宇宙大爆炸之前也是如此。是的,这个回答好像什么问题都没有说明,但是你只要仔细想想,就会发现,在逻辑上这么说是没有错的。我们可以做一个逻辑上的游戏场景,假定你是欧亚大陆中部的一只具有智慧的蚂蚁,并且从一出生就开始旅行探索周围情况的蚂蚁,这种情况下,在你前行的过程中,探索了一平方米又一平方米的地面,同时你还发明了能看到十几公里以外地面的一个小望远镜,在这种情况下,你一定会有这样一个感觉,认为这块地面是无边无际的。同时,你也许会有这样一个疑问——这块地面是否有一个尽头呢?如果这块地面是有尽头的,那么,在尽头的那一边将是什么样的东西呢?”当然,你所以会有这样的疑问,是因为你唯一体验过的仅仅是地面,你从来没有见到过海洋,对海洋一无所知,自然,不可能想象出除了陆地以外别的什么东西。在这种情况下,你也许会这样回答:“如果陆地真是有尽头的话,那么,在陆地的那一边一定是一块非陆地,不管这块非陆地到底是什么东西。”这样看来,这样的回答应该还是合乎逻辑的吧。

事实上,像宇宙之外,大爆炸之前这一类问题都是“没有意义的问题”。一般说来,科学工作者是不太愿去思考这类毫无意义的问题。如果我们把宇宙定义为物质,能量及承载这些物质和能量的空间这三者的总和,但是,如果是说到宇宙起源开始以后,比如说宇宙“奇点”的大爆炸之后,不管这个时间有多短,所发生的一切,我们现在也都有了一个相对比较清楚的答案,可以建立一个理论模型去描述宇宙“开始”之后大体是一个什么样的状况和过程。可是,如果这个问题回到了“奇点”,也就是说为什么会有这么一个奇点?为什么会有一个这样巨大的能量却集中在一个没有空间没有体积的点上,这是没有人能够回答的。关于这个问题,你越是探讨就越宗教,越哲学,走到了另一个领域了,不管这个领域是什么,反正不是科学。你可以去做无尽的想象,或者是阅读,也可以去进行一些思考,但实际上这类问题还是一个谜,没有一个清晰的解答。

宇宙之外是什么?我们是没有办法知道宇宙之外是什么,宇宙真是有尽头的话,那么,在宇宙尽头之外的就应该是散布在这个非空间的非物质和非能量,用语言是很难做出回答的,毕竟,在“是”之外就是“非”咯,那至于这个非究竟是什么东西我们。其实不知道,那就是一个非宇宙吧。

●“宇宙大爆炸之前”与“宇宙之外”这两个问题都是现代科学最难解释的问题,就像人们无法想象奇点那样,“体积无限小,为零,就是没有体积”;“密度无限大”;“时空曲率无限大”;“热量无限高”。总之,大爆炸之前的那个奇点无论是从哪方面来说都应该是“无限”的,达到一种最高的或最低的人类无法去想象的“绝对”状态。

现代科学认为,宇宙起源于138.2亿年前的奇点大爆炸,对于奇点,由于一切已知的物理定律在此时此处均已失效,即这一刻,“时间”与“空间”还未诞生,所以奇点无法被解释。

然而,奇点却包含了形成现今宇宙所有物质的势能,这是唯一无法被大家理解的情况,体积为“0”的奇点竟包含了这么多的物质,按照人类的想象力,无法想象奇点是以何种状态存在的,我想,对于奇点,可能它本身并不是这个世界的产物,所以无法被理解。

至于宇宙之外,如今被广泛认可的宇宙模型是这样的:“有限”、“无界”!爱因斯坦静态宇宙模型即:“宇宙是一体积有限没有边界的静态弯曲封闭体”!

“有限”是说宇宙的所有物质来源于奇点,所以物质的总量是有限的;“无界”是说宇宙处于不断膨胀的状态中,爱因斯坦认为物质不能脱离时间与空间而单独存在,宇宙之外没有物质,故没有“时间”与“空间”,所以可理解为“虚无”,即绝对的一无所有。

至于题主最后的一个小问题,由于宇宙处在不断膨胀的状态中,且空间膨胀速度大于光速,有的星系由于较快速的远离我们,它所发出的光可能永远也无法到达地球,被我们观测到,而那些被我们观测到的光,比如距离我们10光年,所以它发出的光需要10年才能到达地球。

●宇宙起源于大爆炸这样的说法,现在被很多科学家所接受,其实是因为虽然没人看到过这个过程,没有录影机记录过,但是有很多间接的证据证明,这种可能性非常高。

观测证据主要是:1、宇宙微波背景辐射;2、哈勃望远镜观测到的宇宙学红移。

按照大爆炸理论,大爆炸刚开始阶段,宇宙就像一锅沸腾的粥。

会有很多的泡泡,小伙伴们,可以脑补一下画面,那些泡泡越来越大,也会跟其它泡泡合并,有的泡泡会炸开,其中一个泡泡形成了我们今天的宇宙。

你要是问我,其它的泡泡都去哪了,哪都有可能,可能被我们这个泡泡给吞并,也可能自己炸开了,也可能独立存在着,形成其它宇宙。

那么我们宇宙之外是什么呢?我只能说,什么都不是,因为没有意义。咱们之所以会形成内、外这种概念是因为我们人的日常生活经验,空间平直并无限伸展着。

然而事实上,并不是。我们现在已知的物质,只能存在于类时线上。如果您对于类时线是个啥东西不了解,我给您粗糙的解释一下。就是时空是一体的,密不可分的。我们作为物质,是在时空中运动,会在三维空间和一维时间组成的时空里有一个划过的曲线,这就是类时线。

说了半天,我跟你说这个干啥,是想说,空间是弯曲的,既然空间是弯曲的,哪有内有外啊,外面那是时间线,你过不去,因为那是未来。在边界的地方,时间和空间坐标需要进行变换。

对于宇宙学红移最常见的误解就是,有人认为哈勃测量到的红移就是多普勒红移。其实这种观点很可笑的。因为多普勒红移跟宇宙学红移有明显的区别,这种现象对于哈勃望远镜来说很容易识别,是个很简单的换算。当然了,哈勃观测到的红移这两种情况都有。多普勒红移一旦离开光源,那么波长就不再变化,而宇宙学红移,波长是一直在变长的,因为宇宙学红移是空间膨胀造成的。宇宙学红移,才是支持宇宙膨胀的证据。多普勒红移,只能证明星系在远离。

●爱因斯坦对宇宙的描述是“有界无限”,怎么理解这句话呢?为什么有了边界反而还无限了呢?

我跟大家说说我的理解。

首先是为什么宇宙是有界的?

我们可以依据宇宙大爆炸理论来分析,宇宙最初只是一个奇点,然后猛的爆炸,在几百万分之一秒里就已经膨胀到人类难以想像的空间大小。此时的宇宙就是一个气球,无论怎么膨胀,只要还保持着膨胀的状态,它就是有边界的,只是这个边界在继续扩大。

其次是为什么宇宙是无限的呢?

其实在刚才说宇宙是有界的时候就已经暗示了宇宙是无限的,因为宇宙始终保持着膨胀的状态,只要宇宙的膨胀不停下来,它的边界就一直在扩大,相应的它就是无限的。

结合这种思考模式,就可以粗略的理解有界无限理论了。

回到问题上,宇宙之外存在着什么东西?

那现在其实可以想像的得,宇宙之外存在的是被宇宙的持续膨胀而被吸引过来的越来越多的物质。因为牛顿的万有引力定律在天体物理学上得到了广泛的验证,那么宇宙在膨胀过程中,势必是将宇宙的临时边缘的物质推向更远的空间,而这些物质基于万有引力定律,会吸引越来越多的物质融入到当前膨胀的宇宙中,从而也间接的帮助宇宙中的物质总量越来越多,而宇宙也就越来越大,继续保持膨胀的状态。

在这里,我们其实可以做一个假设,假如说宇宙之外的物质总量是无限的,那么宇宙就具备了永久膨胀下去的动力。关于这个膨胀,大家不能站在是宇宙内部的“压力”在推动着整个宇宙膨胀,因为基于能量守恒定律,能量终究会被外界的力量中和掉。我更偏向于,是宇宙在膨胀过程中吸引了更多的物质到宇宙内部,从而导致宇宙继续膨胀下去的。

NASA前几天说,通过哈勃望远镜的观测,他们发现宇宙膨胀的速度在加快,那么依据我上面的理解,宇宙当前的边界可能接近了物质“密集”区,从而可以在相对时间内吸引更多的物质进入宇宙,从我们人类的观测角度就看着宇宙的膨胀速度再加快。

那么宇宙会膨胀到什么时候才会停止呢?

我认为,只要宇宙边界外部有物质,宇宙就不会停止膨胀,除非遇到一种极特殊的情况,即,宇宙边界外任何一个方向都没有了物质,那么宇宙就没有了引力动能,宇宙应该就会停止膨胀。而宇宙一旦停止膨胀,在那一瞬间,宇宙就是开始收缩,这同样是基于万有引力的角度来思考的,因为宇宙内部的物质之间会相互吸引碰撞,以小合大,最终又会回到一个奇点的状态。

所以我认为,宇宙就像心脏一样,一直处于跳动状态,而一次跳动包含膨胀和收缩两个过程,如此往复下去。

●日月何寿?宇宙洪荒?诸如此类的问题,我们的先祖早在几千年前就在思考,到了今天进入科技时代的我们真的可以回答吗?而随着时代的发展,我们面对的问题升级了,因为我们加深了对这个宇宙的认识,开始有人发问,这个宇宙有没有边界?如果有边界,那么宇宙的外面是什么?什么样的空间可以容纳我们所处的这个不断膨胀的宇宙?

其实,现代的人类对于宇宙的发问和思考,与其说是在科学层面回答,还不如说是在意识或者说在哲学的层面回答,因为我们人类对于宇宙的认知还是十分有限的,还没有足够的证据可以佐证一些科学家提出来的种种假说,那么今天队长就和大家一起探讨一个,人类对宇宙的阶段性终极命题,那就是——“宇宙之外到底有什么?”

在开始之前,队长先要阐述一个比较科学的理论,那就是,人类目前根据科学考察制作的宇宙观模型,实际上并不能很好的诠释这个宇宙真正的样子,充其量就是一个总星系的模型。

因为在人类科学的宇宙观中,这个总星系,包含了像是我们生存的银河系这样不计其数的河外星系,当然像是黑洞、暗物质这样不好观测的宇宙现象,也在我们的宇宙观中,而根据现在普遍认可的宇宙大爆炸理论,宇宙在大约距今137亿年前,从一个零时空的奇点爆炸,然后经过不断爆炸产生了膨胀,进而形成了现在这样的宇宙,但是这样的观点真的正确吗?

为什么队长会这么问呢?因为根据俄罗斯著名的物理学家:弗利德曼的推测,人类可观测的总星系的平均密度偏低,和整个空间相比,达不到临界率的10%,如果这么说朋友们不理解的话,那么咱们简单的形容这个宇宙的坍缩能力,高于现在的膨胀能力10%,所以根据弗利德曼博士的这个理论,我们几乎可以看到,人类观测的整个总星系在相对遥远的未来,将会彻底陷入坍缩,如果那个时候人类文明还存在,就不是想办法逃出一个星球毁灭的问题了,而是要想办法逃出这个宇宙空间。

而在著名的物理学家霍金博士的形容中,这个总星系就好比是一口深井,而人类就是坐在这个井底的青蛙,每天都只能够看到井口的那一小片天空,所以时间长了,人类也会开始好奇,这片“天空”的外面有什么?

实际上,根据我国传统的认知中,宇宙这个概念可能和西方人不一样,“宇”是时间,而“宙”是空间,所以宇宙相加等于万事万物,因为在人类的认知中,所有的东西都是时间加空间的概念,而根据这个概念,我们的古代先民将宇宙定义为“无限”,而宇宙也被理解为“有”,那么宇宙之外的另一个空间,就是“还有”,看到这里是不是很多小伙伴想要笑了?不是队长开玩笑,这个“还有”其实指的是,容纳了这个宇宙另一个更加庞大的空间,当然这个庞大是相对我们人类而言,也许在另一个维度的生物眼中,宇宙不过是一个很小的球体罢了。

实际上,现在人们对于宇宙的认知,基本上全部都是人类自己赋予的概念,不管是古时候的人类文明还是现在的我们,都给宇宙赋予了一个包罗万象的概念,但是实际上我们只能说,除了我们自己存在和可以观测的时空外,其他的未知空间我们是什么都不了解的,所以不管是多维宇宙的概念,还是平行宇宙的概念,都只不过是一种猜想,而这样的猜想实际上仅仅是一种哲学或者物理学上的猜想,没有任何证据可以证明这些猜想的真实性。

但是不管人类对宇宙的理解对与不对,那个空间是真实存在的,等待的仅仅是人类去探索而已,在霍金先生的《时间简史》里面,他却将宇宙比喻成了一个体积有限的球体,还用我们认知的地球做类比,因为有限大的球体,我们是可以知道它的直径还有大小的,但是一个球体却没有边界和开端,所以就像我们不会从地球掉出去一样,我们也不会掉到宇宙的外面,如果人类想要探索宇宙一直往一个方向走,并且超过了宇宙膨胀的速度,是会回到原点的,但是事实真的如霍金先生的猜测一样吗?

宇宙是平的

宇宙是平的实际上,根据现在的最新研究表明,宇宙不仅不是球体,甚至也不是弯曲的,而是非常平直的,在近代的几十年中,我们人类的科学家利用这种深空探测器,还有太空望远镜,不断地在最大尺度上观测这个宇宙,然后发现霍金先生错了,我们所处的宇宙空间实际上并没有任何弯曲的迹象。

时间到了2014的时候,我们的科学家根据一项“重子振动分光镜勘测”的科学研究发现并最终确定,我们能够观测的这个宇宙是非常笔直的,没有任何弯曲的空间。

这样的结论一出来,当时所有科学界的大佬都傻眼了,包括我们上面提到过的霍金先生,这种超过大部分人认知的结论,有着充足的科学依据,可以证明我们的宇宙是平行的,而科学家的判断其实也很简单,那就是宇宙背景的微波辐射图参照,还有宇宙射线的测量,他们发现,不仅是宇宙射线,还有遥远星系发射的光线,以及宇宙微波背景辐射,都没有在空间中产生弯曲,而是一场平直的行进。

因为科学家们经过长久的观察,没有观测到宇宙空间任何的弯曲现象,所以得出了这样的结论,而他们使用的仪器实际上的误差小于1%,所以根据这样的结果我们基本可以用几何学,就可以得出宇宙的大体形状,那就是一个极其简单且庞大的“欧几里得空间”。

那么我们假定宇宙是一个平直的空间,并且接近无限,这个理论是正确的,那么宇宙就是一个无法闭合且无限大,没有边界的空间。这个结果是我们无法接受的,也是令人不安的,因为有限大是可以想象的,无限大?人类还没有这样的想象力,这个结果直接推翻了,人类前一百年对宇宙的所有猜想,要知道根据宇宙大爆炸理论推演,大爆炸之前一切是虚无的,什么都没有,然后一下子就无限大了?不对,不是一下子,而是现在无限大了,就这我们怎么想象,一个无限大的宇宙空间还有外面?

要知道根据这个理论继续推演的话,那么宇宙就没有所谓的中心了,而空间膨胀就成了到处膨胀,而不是向着一个方向膨胀,而从科学界得到的微波辐射图中我们可以看到,宇宙的所有地方基本是没啥区别的,而我们人类所在的区域也没啥特殊的。

说到这里,恐怕很多人就会质疑队长,如果宇宙是无限大的,那么我还说什么宇宙的外面有什么?其实一上来,队长就说了,人类认知的宇宙是人类认知中的一个总星系而已,但是这个总星系并不是宇宙的全部,所以总星系的外面,依然还是这个宇宙,而这个宇宙是无限大的,物质也是无限多的,那么我们这样的总星系可能也就不止一个,而这也就是现在 最热的平行宇宙的概念。

但是根据队长的理解,这个平行宇宙实际上就是一个哲学观点,真正客观的存量不应该出现两个一模一样的你,更别说还有一堆一样的世界,这个观点只不过是人类唯心自大心态的一种体现,是一种大人类思想在作祟,而真正的平行宇宙如果存在的话,也不会存在相同的世界,因为我们的世界出现本身就是一个奇迹,在这个宇宙中都是一个不可思议的奇迹,你就别说在这个宇宙中还能诞生无限个这样的奇迹。

其实在物理的世界,我们的宇宙是很简单的,简单到只有100多种原子,而这些原子又全部都是质子、中子、电子等组成,而人类已经研究到夸克级别了,但是人类离参透这个宇宙的奥秘还差的很远,就算是发现了“上帝粒子”。今天也仅仅是发现了,暗物质还有暗能量。

而根据这样的研究,我们可以得到两个结论,一个就是我们是这个平直如膜的“膜宇宙”幸存者,因为在广大的宇宙中,我们所见之地一片寂静,而人类就像是一个中了大奖的种族,在这个宇宙中挣扎求存。因为可以诞生地球又诞生人类的几率,实在是太低了,光在物理学上,这个奇迹就伴随着19个自由参数,可能很多人不太理解,那么队长告诉你,这19个参数,不管哪个有一点点的变动,这个宇宙就不会适合生存,更别说还能出现文明了。

而第二结论是,宇宙是一个多重的宇宙,也就是说,这种“膜宇宙”不止一层,只是我们身处这个宇宙,仅仅只能看到这一层,其他的“膜宇宙”我们是看不到的,而实际上宇宙的无穷大,早就被空间所填满了,而这样的膜宇宙,就和我们铺在床上的被子一样,可以直接盖满整个床面,当然网上盖多少层都是可以的,所以很多人认为这个理论,是最接近真相的,因为这更像是一个四维的概念,而这个膜宇宙可以无穷多,但是正是这个无限或者无穷多,让人类自傲的想象力也感到困难了。

而队长更加的认可第二个结论,因为队长还是希望如果我们的宇宙有可能陷入坍缩的话,人类可以有别的地方可去,而不是被动的和这个空间一起湮灭。就跟人类一直都在想方设法“逃离”地球是一样的概念。

●或许我们永远找不到答案

答案只会是“有”或者“没有”,下面我们就来一起分析一下。

第一种情况,宇宙有外面。

如果宇宙有外面,意味着宇宙肯定不是无限大的,那么有限大的宇宙外面到底是什么呢?

拿我们的地球来说,如果地球就是我们的“宇宙”,就很容易想象出来宇宙外面到底是什么了,外太空就是地球的外面。

站在二维角度来讲,地球其实是没有“外面”这种说法的,无论如何你是走不出地面的。一直走下去,你可能回到原点。

那么站在更高的维度上,我们的宇宙是不是也是如此呢?如果有更高的维度,这个高维度肯定与站在地球外面观看地球是不一样的。

我们之所以认定地球有外面,是因为我们是站在三维高度去理解的。接下来你或许应该知道了:如果有更高的四维空间,是不是也存在某个“地方”,在那里可以俯瞰整个宇宙呢?

哪怕是高一个维度,都会全方位地碾压!

比如说三维全方位碾压二维。最大的区别就在于信息完全碾压。高维世界的信息量远比低维世界的信息量多得多。

举个例子,通常我们认为一条线就是一维,一个面就是二维,一个体就是三维。二维的面包含了无数条线,同理,三维的体包含了无数个面。

二维与三维的区别很好理解(毕竟我们生活在三维世界)。

举个通俗的例子,一个虫子在想从一个苹果上的A点爬到B点,假设虫子是二维的,它只能沿着苹果表面走。但是虫子是三维生物,它很容易在苹果上的A点打一个洞,然后直接到达B点,节省了很多力气。

这就是“虫洞”的通俗理解。

同理,如果存在四维世界,我们也可以通过“虫洞”到达高维空间。那么这个高维空间是不是就是宇宙的外面呢?

或者这取决于我们对“外面”的理解,如果高维世界算“外面”,那么宇宙很可能是存在“外面”的,只是和我们通常所说的“外面”有很大不一样,甚至是我们无法理解的。

第二种情况,宇宙没有外面。

这种情况应该是这样的:宇宙是有限大的,但有限大的宇宙没有边界,就像地球一样,所以宇宙没有外面。

相信很多人会提出这样的疑问:如果我一直朝着一个方向走下去(假设能永远走下去),难道走不出宇宙吗?不会有类似“一堵墙”的东西挡在我面前吗?

事实上古人早就有这样的疑问了。但是有限并不代表一定要有边界,就好像我们的地球一样,地球是有限大的,但你永远找不到地球的边界在哪里。

如果沿着地球一直朝着一个方向走,最终你肯定不会发现“一堵墙”堵在了你的面前。

我们的宇宙也可能是这样。宇宙并不是平坦的,按照爱因斯坦的广义相对论诠释,时空结构是弯曲的,即使你一直沿着一个方向走,也不可能走出宇宙。

而你认为的“直线”,在更大的宇宙尺度面前,其实也是“曲线”,只不过是时空曲线。就像我们在地面上沿着直线行走时一样,严格来讲也并不是直线,只是在非常狭小的范围内来讲,可以理解为直线。

我们的宇宙在刚诞之初,也非常小,从无穷小的奇点迅速膨胀,期间某个时刻一定会膨胀到我们的地球大小,然后继续膨胀到今天。

总的来讲,对于生活在三维世界的我们来讲,讨论“宇宙的外面到底是什么?”其实意义并不大。这与蚂蚁(可以近似认为蚂蚁是二维生物)讨论三维世界到底是什么很相似,即使蚂蚁有很高的智商,它们也很难想象到三维世界到底是什么样的。

但我们可以猜想,可以猜宇宙的外面到底是什么,比如说,科学上提出的“平行宇宙”概念,认为存在着无数个平行宇宙,就像我们的宇宙一样。

但不同的是,平行宇宙都拥有自己的大自然法则,比如说在某个宇宙,光速不再是30万公里每秒,甚至光速不再有限制,那将是一个我们很难想象到的世界。

平行宇宙的概念并非空穴来风。想想我们的宇宙是如何诞生的,在宇宙大爆炸发生后,四种基本作用力恰到好处,光速恰好不快不慢,才能形成如今我们看到的世界。如果四大作用力或者光速稍有变化,就会形成一个完全不一样的宇宙。

或许宇宙大爆炸发生过很多次,形成了无数个拥有不同物理常数的宇宙,我们很难想象的宇宙。

将来人类科技足够发达时,我们可以到达物理常数不同于我们宇宙的平行宇宙吗?

或许可以,但我们的身体结构必须要适应那里的物理常数,就像我们想到达高维度空间那样。

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