宇宙是否是無窮大的?如何向懷疑論者解釋這個事實?

2020-12-11 騰訊網

如果你相信宇宙是無限大的,你能真的理解10000000…(10的10的100次方的次方)光年僅僅只有整個宇宙直徑的0.00000001%嗎?你真的不覺得這裡有問題嗎?

一個石塊很小,可以放在我的手掌中。

一座山很大,塞不進我的手中,但我能看到它。

地球應該會更大,放不到我的手中,我也看不到它,肯定是假的。

地球是太陽系的一部分。地球是假的,太陽系也肯定是假的。

星系是假的。整個宇宙都是一個謊言。

這就是坐井觀天的人從他的角度上產生的觀點。

科學是真實存在的。僅僅因為你不理解,並不意味著核彈不能帶來毀滅。

並不意味著氣候變化不是真實存在的。

並不意味著這些年逾古稀的科學家們發表的研究成果都是錯的。

並不意味著宇宙沒有幾十億年的年齡。

如果你懷疑科學,那就別用你的電腦。同樣別用你的手機、電視、汽車,和很多其它在1995年後生產的設備。

再也別去看醫生。

別跨過為你敞開的自動門。

別用貸記卡和借記卡,只用現金付帳,也別去銀行,銀行的電腦會保存的你的記錄。

別去使用條形碼的商店,它的收銀臺也有電子設備。

如果你不相信科學,你怎麼能相信任何一個有電腦晶片的東西呢?畢竟晶片也是科學的產物。

科學是一個整體。

像是創造論(認為萬物由上帝創造)這種非科學理論,之所以不能夠被認為是科學,是因為它不能被其它科學理論所佐證。事實上,要讓創造論成立,必須要推翻微積分,而後者正是許多科學理論的表達方式。也要推翻物理、化學的基本理論,這些是其它科學領域的兩大支柱。

我一開始只是想寫個評論,寫得太長了,所以把這些寫成了這樣。

從很多角度看來,我對許多領域的知識一無所知,與穴居人並沒有什麼差距。但我相信科學,我知道我只了解世界上知識的億億分之一。我往燒杯中放了一些粉末,然後燒杯中的東西就會升溫或降溫,然後你得出了方程,知道要讓溫度上升十度要放多少粉末。然後你就能告訴自己,這裡發生了什麼化學反應。

或者說用開水來加熱金屬,然後把金屬取出,放到有250毫升的水中,計算金屬放出的熱量。通過記錄水的溫度變化,這樣就能得出這種金屬是什麼——如果它是純金屬不含雜質的話。科學很奇怪,但它確實奏效,每次都是。實驗的可重複性是科學理論必須要做到的,這樣它才能被稱作是一門科學。

我個人並不認為宇宙是無限大的。邏輯表明宇宙並不是無窮的。目前的大爆炸假設/理論包含的奇點是一個單個極小的點(科學家認為這個點比一個原子還小)。這個理論要成立就需要這個奇點是有窮的。

這個理論解釋了早期宇宙的膨脹,被科學界所接受,而在這個理論中早期宇宙是有窮的。但要記住,這並不是說宇宙膨脹是像一個三維球狀的膨脹。

我們認為(非常確定)宇宙事實上在不斷膨脹。一個膨脹的宇宙不可能是無窮的。(我很好奇為什麼在我們所處的星系團外所有的星系都在遠離我們。)

圖:右側為遙遠星系的光譜,左側為太陽光譜。譜線的紅移是宇宙膨脹的證據之一。圖源wikipedia

只有一個靜止的宇宙才可能是無窮的,因為它不會有物質的增加和減少。

無窮=未被定義

首先,我不認為宇宙是無窮的。既然它是在某個時間點產生的並且以一個確定的速度膨脹,它怎麼可能是無窮的?即使這個時間點是很久之前(確實是在幾十億年前)而且膨脹的速度很快(有多快?),它仍然是有窮的。

圖:宇宙,以隨時間變動的一系列圓盤狀「切片」表示,時間軸從左到右 圖源wikipedia

第二,我的觀點是怎樣的並不會有任何影響。我認為上面說的這些已經足夠說服你了。

第三,你列舉的數字並沒有任何意義。如果宇宙是無窮的,你可以把這些數字換成任何一個數字。而如果宇宙是有窮的,就會存在一個數字能讓你的說法變成錯誤的。

第四,我能不能理解和事實是怎樣的完全無關。人們想像數字的能力在很低的水平上就失效了。我們其實難以想像1000,更別說100萬。但我們知道宇宙的直徑肯定大於100萬光年。所以就算我們不能想像又如何呢?在尺寸這個方面,宇宙不一定需要你能想像和直觀理解它。甚至,我們能從理論得出宇宙的年齡有幾十億年,這件事本身就不可思議了,即使我們不能直觀想像這麼長的時間。

第五,不,這不能說明任何問題。

答案是1/無窮大。不管你的數字用什麼單位,它都可以被認為僅僅是一個數量單位。任何數除以無窮大——你列舉的是10的10的100次方的次方()(這個數字是幾都沒關係!),這就是你的數量單位。我們用1來代替。無窮多這個數量才能組成無窮大。總之,不管你用什麼數量級的數字,這個數量就成為你的單位(歐幾裡得的素數無限定理)。

下面是幾個例子:

範圍:-100——————0——————+100.無窮多個這樣的數量才能組成無窮大。常用的數軸只是用來表示自然界中數字的一個非常非常小的單位,這在我的書中有解釋。

-10的10的100次方的次方()————0———10的10的100次方的次方()

這變成了你的新的單位。無窮大除以這個數量級的答案仍然是:無窮大。

作者:Michael Cozad、Robert Mentzer、Peter Flom、Radhakrishnan(Arkay) Nair、

FY:潔斯凱烈焰天下第一

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