宇宙的尽头会是什么样子呢 还有宇宙外面是什么样的 宇宙外面是什么样子

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-24
有限、无限及宇宙的边界

中国古代即有“天地四方曰宇,往古来今曰宙”的说话。我们的宇宙就是时间和空间的结合体。天地无极,时间无始无终,这是我们通常对宇宙的认识。宇宙实在是太神秘,太莫测的,以至人类在它面前只不过是沙滩上的一个小孩子罢了。人类的智慧太有限了。那么宇宙到底是无限的还是有限的,它有没有边界呢。千万年来,人类从来没有停止过对这个问题的追问。

再者,有限和无限又是怎么区分的呢。何为有限?何为无限?在我看来,没有绝对的无限,在人类小小的智慧面前,只有绝对的有限。有限和无限不是那么容易分得清楚的。西谚有云“一花一世界,一沙一天堂”,有限和无限在一个瞬间便可以得到转化和超脱。我们举一个数学上的例子:

我们知道实数轴是无限可分的,处处稠密。所谓“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。从这个意义是说,整个实数轴是由无穷个点组成的。而一个小小的区间(1,2)也是由无穷个不可再分的点组成的。在这个意义上来说,一个在距离上可以衡量的小小的区间便和整个无穷的实数轴有共通之处。再者,一个两厘米的线段是由无穷个点组成的,而一个三厘米的线段也是由无穷个点组成的。这样一来,我们势必陷入了一种困惑:有限即是无限,无限即是有限,有限与无限是如此容易的可以转化。

数学上有无穷小量和无穷大量的问题。所谓小量是指一个无限接近0的小的不能再小的数(但是我们不能把一个可以写出来、可以说出来、甚至可以想象到的数称为无穷小量)。而无穷大量则是一个大的不可能再大的数,一般可以用∞表示。我们能够想象到无穷个无穷小量的和是什么吗?是不是无穷大量呢?经过举例,可以得知无穷多个无穷小量的和可以是一个具体的数字,比如说1、2、0、和100等,也可以是无穷大∞。

再举一个例子:0.9的循环,也就是说小数点之后有无数个9,在小学的时候老师教给我们的是后边有无穷个9,但是它却永远会比1小。老师解释的原因就是:它永远也不可能达到1。但是运用数学的级数理论和极限理论都可以证明,0.9的循环和1是完全相等的。看似不成立的东西,运用极其严格的数学证明之后,却是实在的真理,我们不得不面对这个问题,也面对人类的困惑。通过这两个例子,抽象的东西,可以和具象的东西联系和转化。比如说无穷小量的和可能是一个具体的数目。二者之间不存在鸿沟,可以相互转化和沟通的。

既然抽象的无穷大和无限可以和具象的有限相互沟通。可以大胆的下这样的一个结论(虽然我问过很多老师,在传统观念上是不可以这样提的,但是我固执的认为这是正确的):y=1/x的图像在x趋向于无穷大的时候是和x轴相交的,交点就是(∞,0)。虽然无穷大是一个想象中的大的无法描述的数。但是我们可以化抽象为具象,曲线有∞这样一个点的时候是相于数轴的。那么有人可能要问了,既然可以相交,那么相交之后的图像是什么东西呢?问这个问题的人首先把我们讨论的前提给放弃了。因为我们谈的是无穷大∞,什么是无穷大呢?它是一个大的不能再大的概念,也就是说,在它之后,我们便不能再想到更大的数了。我们和智慧和思想遇到了不能再想象到的东西,便给它起了一个名字叫无穷大∞。在它之后的数字是超出我们的想象的,那么相交之后的图像和点却是我们的智慧能够想到的,便不是无穷大。承认交点是无穷大的情况下,就承认了后面的点和数是无法想象的。我们想象到的不是无穷大。

于是,绕了一个大圈子。我们回到宇宙的边界这个问题上。

有了前面的铺垫,我们便可以得出这个一个结论:宇宙在时间和空间上都是无限的,却是有边界的。我们不妨把宇宙的边界起一个名字叫:∞。也就是说,宇宙的边界是我们人类智慧的一个边界,是我们能想象到一个极限,超过这个极限的东西,是我们不能想象的。所谓宇宙是人类创造出来的一个词汇,就像时间一样。有人问:“上帝在创造时间之前在干什么啊?”这是一个有意思的问题。上帝在创造时间之前,肯定还没有时间,因为时间是在上帝创造了之后才出现了。那么我们用一个后来才出现的词汇来描述这个词汇出现之前的东西,肯定是不合理的。我们在想上帝创造时间之前在干什么这个问题的时候,是用的人类的语言和思维体系来思考不属于人类语言体系和思维体系的东西当然是不可能得出结论的。就像一个在二维世界里人是无法想象三维空间的。

同样,宇宙之外是什么呢?我们可以如前一样,把宇宙之外的这一个人类无法定义和思维和东西暂时的称为“非宇宙”。这是一个搞笑的概念。怎么说呢,我又是用一个人类的语言体系和思维体系中的字汇来定义非属于人类语言体系和思维体系的东西。甚至这个东西都不能够被称为东西。就像当初人类第一次给鸡蛋命名的时候,如果把它叫做“狗”,我们今天也便理所当然的鸡蛋称为狗了。

宇宙的边界其实是一个人类智慧思维和极限,到了那里人类的语言方式和思维方式再也无法前行了,便是宇宙的边界了。边界之外的东西,不仅是无法表述的,也是无法想象的,甚至人类根本不知道它的存在,不知道它是不是存在的。

宇宙是无限的,却是有边界的。

http://darlone.bokee.com/3379089.html
参考资料:http://darlone.bokee.com/3379089.html

人们对宇宙有两种理解,一种认为是包括地球及其它一切天体的无限空间;另一种认为是一切物质及其存在形式的总和。《辞海》对宇宙的解释是:宇,空间的总称;宙,时间的总称。这源于《淮南子·齐俗训》:往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。这就是说,宇宙既包括无限的空间,又包括无限时间的延续。

关于宇宙诞生的理论很多,比较公认的是大爆炸论。在一二百亿年前,我们的宇宙刚刚诞生时,是一个温度极高、压力和物质密度极大的混沌火球(不妨叫它“宇宙蛋”)。所谓物质,只不过是一些光子而已。然后逐渐形成各种基本粒子,成为现在各种物质的构成材料。巨大的压力使宇宙急剧地膨胀(即大爆炸),宇宙温度则因膨胀而逐渐降低,物质凝聚成一团团星系云,星系云又一步步分裂,凝聚成一个个恒星,恒星周围的剩余物质又逐渐凝聚成行星和卫星。这些天体不是分散的,许多恒星聚集成星系,星系又聚集成星系群,进而是星系团、超星系团,还有更大的群体。这些群体也不是均匀分布的,有些区域非常密集,形成“宇宙长城”,有些区域非常稀少,形成“宇宙空洞”。宇宙天体可能就是这样一种“泡沫结构”。

有许多证据表明,宇宙还在继续膨胀。目前我们探测到的最远天体,已超过150亿光年,但那里仍然不是宇宙的尽头,宇宙似乎有无限的空间。不过,多数科学家趋向于认为,“宇宙有限,但无尽头”。因为如果宇宙确实是由大爆炸从“无”膨胀起来的,它不可能是无限的,只能是一个有限的三维空间,就像膨胀的气球总有一个一定的体积,威力巨大的氢弹爆炸总有一个可算出的影响范围一样。但是,宇宙确实没有尽头,我们找不到宇宙的边缘。

科学家们从宇宙的形状上去解开“宇宙有限,但无尽头”之谜。以球形的地球表面来说,从任何一点出发一直往前走,我们找不到地球的边缘,但可以回到原来的出发点。这说明二维空间的地球表面没有尽头,但却是有限的。如果宇宙是一个三维空间的球体,那么,在这个球体中的任何一点,不管从上下左右前后哪个方向前进,我们找不到边缘,但可以回到原来的出发点。不过,科学家们认为,宇宙不一定是一个球体,也可能是轮胎形、克莱因瓶形或其它什么形状。

宇宙今后的发展有两种可能,即继续膨胀下去或到一定时转而收缩。不管哪种发展,都将走向死亡,回复到混饨宇宙蛋的状况。但科学家们不知道宇宙还有多少寿命,这会是一个很大的数字,或许是万万兆年吧!

人们翘首仰望茫茫天空、神驰遐想之时,总是有人要提出这样的疑问:宇宙究竟有多大?有没有尽头呢?

在太阳的周围,有地球、金星、火星、木星等大小不同的九个行星在不停地运转,这就是太阳系。那么在太阳系以外又是一个怎样的世界呢?那是一个聚集着约2亿颗像太阳一样的恒星的银河系。银河系象一块铁饼,直径为100000光年,中心部分厚度为15000光年。如果飞出银河系,又会到什么地方呢?在那里,有无数像银河系一样的世界,叫做星云。与银河系邻近的是仙女座流星群。这个流星群和银河系大小、形态大致相同,大约聚集着2000亿颗恒星。

1929年,美国的哈佛尔发现:所有星云正离我们远去。比如离我们约2.5亿光年的发座星云以每秒6700公里的速度,5.7亿光年外的狮子座以每秒19500公里的速度,12.4亿光年外的牵牛座星云以每秒39400公里的惊人速度,纷纷离我们而远去。

照这样持续下去,星云到达100亿光年处其运行速度将达每秒300000公里,这和光的速度相等。这样,所有星运的光就永远照射不到我们地球上来了。因此,100亿光年的地方将是我们所能见到的宇宙的尽头。再远处还有星云,但是由于光无法到达,我们也就无法观测了。当然这是一家之言,还有其他不同的解释。有人认为,宇宙呈气球型,它象气球一样不断膨胀,其中有些星云随之接近我们。还有的提出,宇宙是马鞍型,它如同马鞍,不断地朝着鞍的四个边缘方向扩展。按这一解释,在遥远的将来,星星将逐渐远离,夜空会变得单调寂寥。不过,有人对此持不同意见,认为宇宙是永恒的。虽然它会无限地扩展,但在扩展了的空间还会产生新的星球,宇宙再怎样膨胀,还会增加新的星家族。因此,宇宙空间不会荒寂。究竟宇宙的尽头在哪里,人类目前还只能进行一些推测。

奇妙的

最后就是一个球形

宇宙外面有什么?宇宙的尽头会是什么样子呢?~

德国天文学家奥伯斯在研究“宇宙是不是无限大”的问题,他提出了,

如果宇宙是无限大的,其中均匀分布着发光天体,由于光度与距离的平方成反比,在一定距离上,球壳内的发光体数目和距离的平方成正比,那黑夜的天空应当有无限个亮点,天空应该是全亮的。



但是实际上,我们知道地球上看,天空中大部分还都是黑的。这个探究似乎告诉我们,宇宙是有限大的,天体是有限多的。


当然,奥伯斯那个时候并不知道光速是恒定的,宇宙是有年龄的等等。不过这也算是我们人类对于宇宙边界的一次很深刻的探讨。
随着科学理论和观测设备水平的提高,我们知道真空的光速是恒定的,宇宙诞生于138.2亿年前,宇宙还是膨胀的,很多光其实还来不及到达地球。所以,关于宇宙是不是有边界这个问题,我们似乎又回到了原点。


哈勃望远镜带来震撼
1995年,美国太空望远镜科学研究所所长罗伯特·威廉姆斯,动用了他的特权,连续证用哈勃望远镜十天,要知道使用这个望远镜是需要排队的,属于稀缺资源。当时许多业内人士都惊呆了。但是更让他们想不到的是:罗伯特·威廉姆斯要观测区域时宇宙最黑暗最空旷的天区。
也就是下图中黄色框标注出来的区域,它只有整个天区的2400万分之一,约等于月亮宽度的12分之一。


在为期10天的观测里,哈勃望远镜一共环绕地球约150次,拍下342张图像。在不同波长进行曝光,总曝光时间超过了100小时,最后得到了下面这么一张图片。


本来等着看笑话的天文学家看到这张照片时,又再一次被惊呆了,在这张图中每个点都是一个星系,仅仅在小小照片里就捕捉到将近3000个星系。
这张图让我们明白一道理,如果在地球上向宇宙各个方向看过去,都是一样的。看起好像地球就是宇宙的中心一样。难道是“地心说”要复活了?
可实际上,这是因为地球所在的宇宙特别特别大,远远大于我们能观测范围。所以,我们才会有这样的错觉。这也解决了奥伯斯的困惑,宇宙的大小远超我们的想象。
宇宙的形状
同时也让我们明白,关于宇宙到底是不是有限大的,单纯用观测是不可能搞定的。我们只能用其他的办法。上一期,我聊到了爱因斯坦的场方程因为太复杂。(看不懂也没关系,并不会影响到什么,直接跳过就行。)


为了求解。有两位科学家对它进行了简化,他们假设:空间是各向同性得流体,后来又有两位科学家给出了证明,并且哈勃的观测是和这个假设十分吻合的。所以,我们这个简化称为:FLRW度规。
(下面要来公式了,相信我,看不懂也没关系,直接跳过都没有问题。)


通过一同推导和假设,最后我们会得到下面这样的一个式子,


这个式子有啥用呢?其实它描述了宇宙的形状。如果这个式子里的
K>1,宇宙就是封闭的;
K<1,宇宙就诗马鞍形的;
K=1,宇宙就是平坦的。


那有啥差别呢?
K>1时,宇宙和地球很像,你从一个点出发,朝着一个方向一直运动,如果命够长,速度够快的话,你最终会回到原点。那宇宙有边界么?其实是有界,但没有边的。所有,在这个情况里,宇宙是有限大的。K<1时,我们是找不到宇宙的边界在哪里的,所以宇宙就是无限大的。K=1时,宇宙就是平坦的,这个情况上K<1是一样的,宇宙是无限大的。也就是说,从这时候开始,宇宙边界的问题被转化成了宇宙的形状问题,我们只要知道宇宙的形状也就能够宇宙是不是有边界了。
如何验证宇宙的形状?
那如何验证呢?其实我们这里的图都是做了降维的简化,把一个三维问题简化成了二维的问题。那在二维平面里,我们初中就学过了,平面三角形的内角合是180°;
而实际上,在球面上如果画一个三角形,这个三角形的内角合是大于180°的;
而在马鞍形上画一个三角形,这个三角形的内角合其实是小于180°的。


所以,如果可以在宇宙的空间当中验证一下三角形的内角合就可以知道宇宙到底是什么形状的。但总不能我们拿一个大尺子去宇宙里面量,毕竟我们也找不到测地线在哪。
不过根据相对论,我们知道,天体之间的引力本质是时空的扭曲,


而地球绕着太阳在做运动实际上是因为太阳的质量扭曲了时空,地球沿着测地线在运动。


我们从中这其实应该能够明白一个道理,宇宙中的物质其实是沿着测地线在运动的,比如:光。


上一期,我们也聊过,从超大的尺度上看,宇宙是均匀的,各向同性的。也就是说,从大尺度上看,宇宙处处都一样。所以,如果我们想要知道宇宙的形状,直接用光就可以。
具体来说,我们有个神器:宇宙微波背景辐射。这玩意是宇宙大爆炸的“余热”,它广泛分布在宇宙当中,它其实就是光,只是我们的肉眼看不到对它而已。


通过这张图以及膨胀的速度,科学家可以计算出背景辐射的距离,一个横跨可观测宇宙的三角形就可以画出来。根据三角形的内角合的大小,我们也就可以知道宇宙具体是什么形状的。


根据目前的观测结果,在误差可接受的范围内,宇宙很可能在大尺度上是平坦的。
不过为了获取更准确的数据,NASA正计划发射新的望远镜,让我们期待更准确的结果。
如果,宇宙真的是平坦的,那就不存在边界,也就不存在所谓的边界之外是什么了。

  我认为,宇宙应是无边无际无始无终无限大的,因此也就不存在所谓边界问题。宇宙已经包含了所有的一切,根本没有什么内外、起源和灭亡问题。宇宙在空间上是无穷无尽的,在时间上是无始无终的。无论你朝那个方向延伸下去都应是无穷无尽没有尽头的,而不可能被什么东西所阻挡,这就是无限的宇宙空间。那种认为宇宙是有边际的说法,我觉得很荒诞,你想如果宇宙是有边际的,那边际究竟为何物呢?难道就没有边际以外了吗?而且既然有边就意味着会有边外,这个问题其实是很难自圆其说的,说宇宙有尽头的人该如何解释呢?唯一的说得通的只能是宇宙是无穷无尽无限大的!宇宙主要由无限的空间所组成,而无限大的空间就在那里永恒存在,怎么会有形成和消失问题呢?宇宙中的物质只能是处于一种无限的循环往复之中,生生不息永无穷尽。可以说无限的宇宙对我们来说的确是难以想象的,早已超出了人类的认知范围!宇宙的奥秘是无穷无尽的,人类对宇宙的研究和探索也是永无止境的!这就是宇宙,一个人类永远也无法解开的迷!
  严格说来宇宙大爆炸理论本身就是一个很难被证实的假说,还存在诸多疑点难以自圆其说。因此是不是真的发生了宇宙大爆炸还很难说,比如所谓的奇点就是一个十分荒诞的奇点,这个奇点究竟有多大?存在多久?为何突然爆炸了?恐怕谁也说不清楚,当然也包括该理论的提出者。因此宇宙大爆炸学说并不完美,无法令所有的人信服,既然如此那又何必太当真了呢!
  以上个人观点仅供参考!


#壤娄儿# 宇宙有尽头么?宇宙是什么形状的?宇宙外是什么样的? -
(19876896612): 无尽头 正面看想一个庞大的旋涡系统 侧面看像一个中间突起的大透镜 宇宙外的世界无法得知

#壤娄儿# 你能想象宇宙尽头是什么样子的么?宇宙的尽头是什么样的,你能想象出来么? 那么宇宙又是什么样的形状? - 作业帮
(19876896612):[答案] 我想宇宙是会变大变小的类似圆的东西

#壤娄儿# 宇宙到底有没有尽头?有的话那么尽头是什么状况?哇噢,宇宙外面又会是什么样子?
(19876896612): 我就在捕虫一下吧.有这样的说法,从宇宙大爆炸到现在,宇宙一直处于膨胀状态,也就是在不断的扩大,从这个意义上来讲,可以说宇宙是无限的.我们所说的宇宙,也就是可视宇宙.这一点,宇宙光谱分析的红移现象可以解释.但还有一种说法是当宇宙膨胀到一定程度后,天体的引力会和宇宙的膨胀力逐渐平衡,然后达到一个平衡点后,宇宙开始收缩,最终回到爆炸时的一个奇(念积)点.

#壤娄儿# 宇宙的尽头会是什么样? -
(19876896612): 宇宙不是圆圆的,而有凸凹的表面,尽头是黑洞,或者是白洞

#壤娄儿# 宇宙有没有尽头呢?要是有,那尽头会是什么样子的呢? -
(19876896612): 没有 根据大爆炸理论 现在宇宙还在无限膨胀之中 等到极限之后(当然谁也不知道极限在那里),有会收缩 而后又爆炸 反复进行

#壤娄儿# 宇宙有没有尽头 有的话会是什么样子 -
(19876896612): 宇宙是有限无界的,就像一个气球,我们在球体的内部,球体空间有限但在其中的我们永远走不到尽头,道理就和在地球表面上走永远也到不了边一样.在宇宙中飞行,纵使已经到达宇宙的最远处,也飞不出宇宙,因为空间是扭曲的,即使一直朝一个方向飞行,在扭曲的空间中,飞行路线从其他空间看起来也是弯曲的,在宇宙的最远处环绕飞行.在宇宙内部飞行,不管朝哪个方向,最终都会回到出发点.

#壤娄儿# 宇宙的尽头是什么样的?
(19876896612): 根据目前最流行的理论(即霍金的),宇宙是一个有限无边(就像一个球面有限无边)的未知维数空间.

#壤娄儿# 宇宙的尽头是什么形态?
(19876896612): 在太阳的周围,有地球、金星、火星、木星等大小不同的九个行星在不停地运转,这就是太阳系.那么在太阳系以外又是一个怎样的世界呢?那是一个聚集着约2亿颗像太阳一样的恒星的银河系.银河系象一块铁饼,直径为100000光年,中心部...

#壤娄儿# 宇宙的尽头是什么?
(19876896612): 宇宙有尽头,也许宇宙的外面还有个宇宙.宇宙有尽头,就象当初人们认为地球没有尽头似的.

#壤娄儿# 宇宙有没有尽头?有的话那它外面又是什么?
(19876896612): 宇宙尽头在哪里 宇宙究竟有没有尽头?每当人们翘首仰望茫茫夜空,神驰遐想时,总要提出这样的疑问. 在太阳周围,有地球、金星、火星、木星等大小不同的9个行星在不停地运转,这就是太阳系.那么,在太阳系以外,又是一个怎样的世界...