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宇宙的边界在哪里

 ldjsld 2015-10-30
宇宙有没有边界?把这个问题归为一个哲学问题。
       宇宙由两种空间组成:物质空间和真空空间;由此定义两种边界:物质边界和真空边界,分析如下:
       由若干外层物质构成的封闭空间之外没物质时,将此外层物质定义为宇宙的物质边界,在此内称为物质空间;在此外称为真空空间。
       在物质边界上,从某方向向外射出的光线(可从另一个方向)回到出发点时,它轨迹中距物质空间中心最远点就是真空边界。
       爱因斯坦说:宇宙有限而无边!说真的,谁也不知道宇宙到底有多大。宇宙到底有多大?把世界上最伟大的数学家请到世界上最先进的计算机前,请他用人类所已知的最大数来表述宇宙的尺度,让全人类都来做他的助手,不停地帮他在这个大数后面添“0”,演算的最后结果会是多少呢?结果将是“毫无结果”,人类永远无法算出这道题,因为这道题本身不是数学题。“其大无外”,“宇宙是无限的”,古今哲学家们不厌其烦地重复着这一答案,认为这才是对宇宙尺度问题的准确表述。其实,哲学家们并不比数学家高明多少,数学家们算不出来的时候,就已经使用了一个哲学符号--∞,即表示宇宙无穷大。哲学家们讲的“无外”、“无限”本身就意味着:人类的思维已无法思维这道题,或者说它在哲学上无解,故它也不是一道哲学题。“上帝是至高无上的”,当把上帝同宇宙相比时,谁比谁大呢?如上帝在宇宙之中存在,那么“上帝至高无上”则为谎言。如上帝不在宇宙之中,那么宇宙之内没有上帝存在。无论神学家们如何想像宇宙与上帝,他们永远想像不出宇宙与上帝的确切边界,故“宇宙有多大”这道题在神学上无解,它不是一道神学题。正因为物理学家、数学家、哲学家、神学家都弄不清宇宙的大小,说明这一问题本身就有问题。《庄子·庚桑楚》中曰:“有实而无乎处者,宇也。有长而无本(开始)剽(末梢)者,宙也。”《淮南子·齐俗》曰:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。”可见宇宙本身就指的是空间和时间,问宇宙的大小,就同问纯空间的大小、纯时间的长短、纯质量的质量、纯温度的温度一样,这些问句都不完整,缺少主词。
       任何空间都是指某物的空间大小,任何时间都是指某物的时间长短,故宇宙是指某物所占据的空间与时间。撇开“某物”这一主词,而去问一种抽象的时空尺度是没有意义的。如同问一个抽象“生物”的身高与年龄一样,无法回答。其实,人们在讨论“宇宙”问题的时候,往往站在完全不同的角度,物理学家们所说的宇宙完全不同于哲学家们所说的宇宙,哲学家们所说的宇宙又完全不同于神学家们所说的宇宙。这倒不是因为宇宙中的空间、时间有什么不同,而在于人们研究时空的方法与途径完全不同。宇宙的物理学解显然只能通过观测的途径去获得,而且还要通过观测来验证,任何视觉观测不到的宇宙解均不会被物理学家们所接受。因此,物理学宇宙是已观测到的和可被观测的宇宙,它的解存在于人们视界范围之中,它的尺度等同于人类的视界。
      宇宙的哲学解必然以已有的物理学宇宙解为内核,并根据已经观测证实的结论定理去进行归纳、演绎、推理,用思维逻辑去拓展哲学宇宙的时空,直到这种思维走到尽头,到无法继续进行思维的界段为止,这种哲学宇宙的尺度等同于人类的思维宇宙。宇宙的神学解并不排斥物理学与哲学的宇宙解,但神学家们力图用一种无法被观测与被思维的“神”来解释宇宙,这种“神”的真实性显然依赖于人类的想像能力,故神学宇宙的尺度等同于人类的想像极限。
      宇宙的半径不是哈勃半径吗?大约10^26~10^27米。这个问题还没有定论,现在比较流行的说法是,宇宙是以光速膨胀的(而任何物体都不能超过光速,所以宇宙的边际没办法到达,即“有限而无边”),而关于宇宙的年龄,天文学家推算为130亿—140亿年,所以按现在的理论,宇宙的半径大概就是130亿—140亿光年。

宇宙有边界吗?宇宙的边界在哪里?霍金是怎样理解这个问题的?
下面选自果壳网的朋友的回答:


边界在物理学中是一个专有名词,吴口中的“宇宙边界”可能指“界限”。例如,二维球面没有边界,但是你的视野却有个范围的,于是存在一个界限。我们的宇宙有这样一个界限,由于光速有限,宇宙的年龄有限,宇宙的空间在膨胀,我们所能看到的界限大约是半径400亿光年左右的一个球对称区域。这个区域之外的光还没有传到地球,所以我们看不到。这叫做宇宙的视界。在宇宙视界之外,空间是否会无限延伸,没人说得清。但是,根据微波背景辐射的观测结果(宇宙空间的曲率为0),暂不排除这种可能。霍金对大爆炸最重要的贡献是证明在某些特殊条件下,膨胀的宇宙必然始于一个奇点。这叫做奇点定理。霍金也提出过一个模型 认为宇宙之初没有时间,只有空间。到后来才有时间。就像北极点上只有南,没有北一样。这叫做“无边界条件”,目前还是他的一家之言。我很高兴有非专业人士喜欢读霍金的书。希望有人能把霍金的书翻译得通俗易懂一些,让更多人读明白。




霍金在1981年提出,宇宙可能是没有边界的。但是他所说的边界,跟我们通常怎么想都想不明白的那个边界(“宇宙的外面是什么”),完全不是一回事情。

确切地说,他跟吉姆·哈特尔合作提出的无边界宇宙模型,描述的是宇宙大爆炸极早期,早到比所谓普朗克时期(大爆炸后不到10的-43次方秒)还要早之前,宇宙在时空中是没有边界的;在大爆炸之前,时间还根本不存在,宇宙开端这个概念是毫无意义的。

霍金提出这个模型的前提是,在此之前,宇宙大爆炸模型总是绕不开所谓的奇点,就是在大爆炸的那一刻,宇宙中所有物质能量都聚焦在一个体积无穷小的点——这个点密度无穷大,这在物理学中是无法描述的。

霍金的无边界宇宙模型,相当于把奇点换成了地球上的北极点。没有人能够比北极点更北的地方,但那里并不存在任何边界——那里只是一个跟地球上的其他地点没有什么两样的地方,只不过所有指向北方的经线都在这里交会并且终结了。

所以,从霍金的观点来看,宇宙的边界就是没有边界。所以,“思考宇宙的边界在哪里”,对于霍金的门徒来说,应该是会被扣分的吧……



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