如果宇宙无穷大，时间是否是无限久？| 张双南专栏

corallafddbyum 2016-11-23

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张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。1984年获清华大学学士学位。1989年获英国南安普敦大学博士学位。1989－1992年美国宾西法尼亚大学博士后。

他是分答上收听量过万的科学家，他是会写诗的天文学家。

有人问，能否1分钟内和大家介绍下您的研究？他回答：“我的科学研究是通过天文观测和理论计算来理解黑洞、星系、星系团以及宇宙演化，另一方面是做空间天文仪器的研制。我对两件事很感兴趣，宇航员到黑洞旅行会发什么，还有就是宇宙中的物质最终是否都会归于黑洞。业余时，我还喜欢研究美学，也喜欢写写诗。”

科学人特推出张双南专栏，收集整理分答上张双南的提问及回答 , 好的答案应该共享。本文为张双南专栏第九则。

第九则

如果宇宙无穷大，时间是否是无限久？

宇宙到底有多大？宇宙外面有什么？什么是黑洞？宇宙和黑洞的的空间维度、时间维度是多少？在这片美丽的星空、神秘的宇宙之中，还有好多奥秘等待我们去探索和发现。本期张双南专栏——告诉我们关于宇宙的那些事儿。

提问：生物由细胞组成，再往下还能分成分子、原子等。而星系组成河系，河系组成宇宙，那么我们的宇宙会不会是一个庞大生物呢？

张双南：首先赞扬您想象力丰富。但是想象力再丰富，咱也不能偏离基本的事实。地球是宇宙当中的一个天体，那么您觉得地球是活的吗？月亮也是一个天体，但是月亮上显然啥都没有。没有嫦娥，没有玉兔，任何活的都没有。所以地球、月亮这些天体怎么能是生物的一部分呢？太阳更不用说，热得一塌糊涂，也不可能是生物的一部分。宇宙是由天体组成的，怎么说也不能说是一个生物。但是要是给儿童讲故事，这种拟人化的表达倒是很有趣，我不反对。

提问：宇宙有多大？她外面的外面是什么？

张双南：我们并不真的知道宇宙有多大。目前我们观测到的宇宙的范围大概是半径为460亿光年的范围。宇宙很显然应该比这个范围大。至于多大，我们目前不知道。有的理论模型说——我们的宇宙是有限的，但是没有边；有的理论模型说——我们的宇宙是无限大的当然就没有边；还有的模型说——我们的宇宙是有限的而且有边。那么，在最后这种情况下，这个边外面就只能是另外一个宇宙了。

提问：我有个猜想，就是——银河系是宇宙中的小泥土，太阳系就像一个原子，而太阳是原子核，八大行星是电子。您怎么看这样的猜想？

张双南：作为宇宙中不同天体的尺度的类比，您这么说问题不大。但是这不是猜想，因为猜想是科学理论的初步阶段，经过进一步的科学研究的实证有可能变成科学理论。而实证既包括证实也包括证伪两部分，在此就不细说了。我写了文章详细阐述过。宇宙和宇宙中的天体，我们已经了解的比较清楚了，太阳的成分和行星的成分也很清楚了。这些都是建立在科学实证的基础上的，很显然不是您说的那样。事实上，关于原子的性质，最初玻尔提出的原子由原子核和电子组成的模型就是类比了太阳系。这相当于是一个猜想，后来经受住了实证的考验，最终发展成了现在的量子力学体系。

追问：老师，您提到您写的那篇文章，哪里可以看到？

张双南：到百度输入张双南普京就可以看到。就是俄罗斯的那位普京，不是开玩笑的哈。您试一下就知道了。

提问：太阳有“寿命”吗？如果有，她大概能够燃烧多少年？如果没有太阳，一切生命将难维持？

张双南：太阳当然有寿命。根据我们对恒星的理解，太阳还可以继续燃烧大约50亿年。如果没有太阳，地球上的生命系统就无法维持。

追问：今后，人类能够造小太阳吗？

张双南：我们也许能够造出人造小太阳，也就是人工可控热核聚变。但是，这样的小太阳能够提供的是人类生活所需要的能源，并不能维持地球为一个宜居的星球，也不能提供地球上的植物生长所需要的能源，当然也就无法维持一个完整的生态系统。

提问：原始的宇宙是一个十维空间，大爆炸后分裂为一个四维和一个六维空间。请问，六维空间存在长宽高维度吗？

张双南：首先需要说明，多维宇宙只是一个模型或者理论假说。现在并没有得到观测或者实验的验证。在超弦理论模型里，宇宙大爆炸开始的时候，我们的宇宙有十维。大爆炸之后，很快就只剩下了三维的空间和一维的时间。另外的六维不是分立出来了，而是隐藏起来了。也就是说，这些维度的空间尺度比我们现在能够测量的尺度小得非常的多。现在有一些实验要试图探测这些额外的尺度中非常小的维度。这些维度不存在所谓的长宽高这样的概念。长宽高只是我们三维空间里面的概念。

追问：黑洞的空间维度应该是多少？

张双南：黑洞的维度与黑洞所处的空间有关。不同维度的空间里面就有不同维度的黑洞。三维空间中的黑洞也是三维的。但是如果你只处于黑洞的视界处，那么你感受到的就是一个二维的宇宙。