記得上小學的時候,老師經常跟我們說宇宙是無限的。在現代宇宙學建立之前,無數的思想家和哲學家也在說,宇宙是無邊無際的,不可能找到邊界。這個論點充斥在很多文學作品中,壹直給我們的印象是宇宙太大了,無法用數值來衡量。但也有人靠直覺猜測萬物都有邊界,包括宇宙。也許宇宙有未知的邊界?如果宇宙有這樣壹個實體邊界,那麽宇宙就不可能是無限的,而是有限的。總之,宇宙是無限的還是有限的,壹直爭論不休,大家都缺乏必要的理論工具,完全依靠直覺做出個人的主觀判斷。
(馬頭星雲)
但現代宇宙學建立後,對這類問題已經有了初步的、可靠的、結論性的答案。答案是:宇宙是壹個有限和無限的集合。
等等,妳不是說宇宙是無限的嗎?很多人對此感到不解。其實我們小的時候就被教育過?宇宙是無限的?這種說法沒有足夠的科學依據支持,只是思想家的猜測或想象。如果我們做壹個思想實驗,就能推翻它?宇宙是無限的?這種說法。
舉個例子,如果宇宙真的是無限的,那麽宇宙中應該有無數顆行星,恒星就是其中之壹。假設宇宙中有無數的恒星,那麽恒星發出的光也應該是無限的,這樣當我們仰望夜空時,看到的應該是壹片光明,而不是壹片黑暗。
為什麽夜空總是漆黑壹片,不如白天明亮?
我們再進壹步想,如果宇宙中有無限多的恒星,而恒星有質量,質量就會產生引力。而且引力不受力的最長傳播距離的限制,或者說引力可以光速傳播到無限遠。然後,在太空中,無數的恒星或其他天體會在艾琳·布羅克維奇的引力場中經歷壹場曠日持久的拉鋸戰。這種引力場之間的拉鋸戰是變化的,它處於壹種不斷打破平衡的永久動態中。在這種情況下,任何壹個原本處於平衡狀態的天體系統都不可能長久維持?穩定合作?。
就像太陽系的引力場壹樣,原本大致處於相互平衡的狀態。太陽位於太陽系的質量中心,其他太陽系的所有行星、類地行星、小行星、巖石、塵埃和氣體都受到太陽引力的牽引,它有規律地圍繞太陽運動。但是,如果這種規則的引力場被來自其他恒星的不斷變化的引力打破,我們的太陽系將會非常混亂,無法長期維持固有引力場的平衡。在壹個混亂的區域,地球是不可能誕生出人類這樣的智慧生物的。
在太陽系中,太陽是承載者,控制著壹切。
讓我們想象壹下,地球和月球是壹個極其微妙的雙星系統。自古以來,月球圍繞地球做壹定規律的軌道運行,壹般比較穩定,變化不大。如果發生大的變化,月球就會脫離原來的軌道,或者墜入地球,或者遠離地球,最終進入浩瀚的太空。但根據天文學家的觀測,月球確實每年都在遠離地球,只是這種變化的幅度非常細微,可以忽略不計。月球幾乎和地球同時存在,有超過45億年的歷史,但是過了這麽久,引力從外界傳來?拔河?,並沒有破壞地球和月球之間的引力平衡。或者,在月球和地球之間?合作?它長期穩定,壹般處於兩者長期平衡的狀態,月球也沒有脫離地球的引力控制,從而逃逸到浩瀚的太空中。
地月系統極其脆弱,容易被打亂。
以上是思維實驗的推理。從推理的角度來說,如果宇宙真的是無限的,那麽宇宙就會處處處於混沌狀態。不合作?非長期穩定在引力場中,所有穩定的天體系統都將不復存在,反而會混亂。
也就是說,物理定律不允許宇宙是無限的。所謂?宇宙是無限的?說只是文學中的壹種修辭表達,是壹種隱喻。我們可以認為這個比喻象征著宇宙。非常大?所以宇宙中包含的信息量也是非常龐大復雜的,大到我們人類壹輩子都無法完全掌握這些復雜的信息。這麽看,說?宇宙是無限的?沒有太多錯誤。愛因斯坦的廣義相對論,成立於1915,允許宇宙是有限的,宇宙包含有限的物質和能量。愛因斯坦認為,我們不應該用過去那種三維的、靜態的、傳統的直覺去想象宇宙,而應該在我們的頭腦中建立壹個全新的宇宙四維模型。在愛因斯坦的宇宙模型中,物質的質量會扭曲空間,空間被有限的物質扭曲,從而誕生了空間範疇有限的類球體宇宙。愛因斯坦的說法得到了主流科學界的認可。
愛因斯坦和重力場
那麽,如果有壹天我們有了超級發達的科技,我們能用手觸摸到這有限的體積嗎?球形宇宙?妳在壁膜裏會經歷什麽?宇宙?無邊無際?什麽事?無邊無際?代表了什麽具體意義?這個話題我會在下壹期講。