宇宙有邊界嗎?假如有的話,到達宇宙邊界,我們能把手伸出去嗎?

2020-10-18 星辰大海種花家

一個看起來很有趣的話題,似乎是一個字或者兩個字的回答即可完全描述這個話題,但問題的關鍵並不在這裡,因為這個問題中包含了太多的深奧問題,我們不妨來展開下。

宇宙有邊緣嗎?

曾經是古希臘哲學家考慮的問題,當然中國古代也有類似的說法,比如三千大千世界,儘管都有個數量形容,但整體上來看,都是傾向於無限。隨著文藝復興時期歐洲天文觀測的發展,人類的認識有地心逐漸轉向日心,最後認識到太陽不過銀河系中一顆小小的恆星,甚至銀河系也不過是宇宙的某個角落而已。宇宙有多大?有沒有邊緣?

1922年,蘇聯物理學家亞歷山大·弗裡德曼在應用愛因斯坦引力場方程時假設了一個特殊狀況,即將宇宙假設為各處物質都是均勻分布的,從這個上面推導出了宇宙有幾種形狀。

FRW度規

弗裡德曼簡化了引力場方程對於宇宙的描述,而且假設了一個特殊情況,即宇宙物質是均勻的,而在1927年時勒梅特在求解弗裡德曼方程時提出了和弗裡德曼類似的觀點,即可能宇宙並不會處在這種臨界的穩態,而是會在膨脹中。

FRW度規描述宇宙的三種形狀

當然哈勃的觀測證明了這一點,而且在1964年彭齊亞斯和R.W.威爾遜發現的微波背景輻射觀測中則證明宇宙不但在膨脹中,而且各處居然還是均勻的(只有萬分之一的差異),這證明了一點,宇宙各向同性而且處在不斷膨脹中。另外空間趨向於無限,因為K=0時的形狀時,宇宙是平坦的,空間無限大。

也就是說宇宙沒有邊界

假如宇宙有邊界呢?我們能伸出手去嗎?

又是一個超喪的話題,都說沒邊界了還得弄出個邊界來討論,當然這也是一個有趣的話題,從這點來看,我們必須來理解下三維空間這個概念。

在這個空間維度的概念上,我們只要理解到三維就可以了,當然能到達思維的話,更容易理解這個話題,比如一個二維平面,假如上面存在智能生物的話,我們能發現它們能伸出平面以上嗎?這顯然不可能!但這不容易理解這個問題,因為不存在二維生物。

以我們所在的地球距離即可,假如將二維平面蜷曲起來形成一個球面,那麼它將成為有限面積但無邊界的二維平面,就像曾經傳說中的世界的邊緣,我們是找不到的,因為儘管地球面積有限,但永遠都找不到這個變,所以各位想要伸手到這個邊界外的所有努力都是徒勞的。

這幅圖其實做的不錯,但很可惜我們的地球並不是這樣,不過卻仍然有部分好玩的朋友認為地球是扁平的,證明卻很簡單,如果認為地球是扁平的,那麼請出發去找到世界的盡頭吧。

世界的盡頭?

我們能找到宇宙的邊緣嗎?假如存在的話

也許能找到,也許不能找到,很多朋友認為宇宙是高維的,這表示超出三維以上的比如四維和五維空間都是在宇宙空之內的,那麼即使我們認識更高維,還是可能找不到宇宙的邊緣,因為無法超脫宇宙,這是一個很喪氣的話題。

假如宇宙只是高維中的一維,那麼也許我們是有希望的,因為在三維看來,一個二維無邊界卻有限的球面邊界在哪裡,當然在四維來看,三維也同樣存在類似的結果,即使宇宙是圓筒狀,在某個方向上是無限的形狀也一樣(臨界宇宙的一個猜想),高維是上帝視角。

當然更大的可能是維度的理解並不像我們所說,它只是一個數學遊戲,那麼此時,我們可能沒有任何辦法來了解這個邊緣。

相關焦點

  • 到達宇宙邊界,可以把手伸出去嗎?
    首先,宇宙有無邊界目前尚無科學定論這裡準確地說是沒有準確的科學定論,但主流觀點認為,整個宇宙並沒有邊界,宇宙是一個無限而無邊的,但可觀測宇宙是有限而無邊的,這很像一個球體,但總的來說都沒有邊界。也就是說,空間只是宇宙的一部分,宇宙延伸到哪裡,空間就延伸到哪裡,這意味著即便宇宙存在邊界,你也不能把手伸出去,「出去」本身就是一個空間的轉移動詞。
  • 如果有一天人類到達宇宙邊界,把手伸出宇宙外,會摸到什麼事物?
    關於這一問題,似乎沒有一個人能夠給出準確答案,對此科學家們只能把所有的目光放在宇宙中心,希望解開關於宇宙的秘密,便能解開地球上生命的起源。進入宇宙後才發現,並沒有我們想像中的那樣美好,迄今為止人類只能在太陽系內活動,並不能走出太陽系,截止到目前為止,人類對宇宙的了解只不過是冰山一角。
  • 宇宙如果真的存在邊界,把手伸出去會碰到什麼?膽小者不要嘗試
    而最令人好奇的莫過於,在宇宙膨脹範圍之外的區域到底有什麼?又或者說,如果那就是宇宙的邊界的話,那麼把手伸出去又會碰到什麼呢?有人猜想,如果這面「牆」就是宇宙的邊界的話,那麼把手伸出去會有這幾種情況發生,第一種情況下,
  • 旅行到宇宙邊緣,能把手伸出去嗎?電影《星際穿越》裡有答案
    所以離我們越遠的星系飛離我們的速度越快。》現在根據科學家的共識,宇宙是一個超幾何體。這和我們通常認為的三維物體是不一樣的。在地球上觀察到的宇宙的膨脹規律,在宇宙中的任何一處也可以觀察到。因為宇宙有起點,有年齡,雖然可能比我們觀測到的還要大,但是它的大小應該是有限的。通常講宇宙有界而無邊,因為在一個球面上是找不到任何一個邊的。》假如我們用了某種超自然的法則,真的抵達了宇宙的界限。那我們能不能把手伸到外面去呢?答案是,伸不出去。
  • 宇宙是有界無窮的嗎:宇宙的邊界在哪裡?
    首先題主提出關於「圓」的問題,現實生活中,我們所能「看」到的,無論是哪種「圓」都是具有邊界的。為什麼我要強調「我們所能看到」的呢?想像一下,一隻螞蟻在氣球上爬行,會知道氣球會有邊界嗎?這就是因為螞蟻(假如螞蟻視力良好)從宏觀方面,是「看」不到氣球全貌的,氣球相對於它來說是「一方天地」,它怎麼找也不會找到邊界在哪裡。回歸主題,假如人類科技沒有發展到近代的程度,人類或許還會認為地球是平的,世界沒有盡頭。直到公元前六世紀,古希臘數學家畢達哥拉斯才提出大地是球體這一概念。
  • 宇宙有邊界嗎?
    現在,我們知道宇宙在膨脹,那些遙遠的星系都在加速遠離我們。天文望遠鏡所能看到的所有星系都位於一個直徑920億光年(因為宇宙在膨脹)的球體內,且這些星系的總數大約是2萬億個。但宇宙的實際大小遠非這2萬億個星系。威力更強的望遠鏡無助於我們發現更多的宇宙,我們只能看到我們所能看到的那部分,我們也無法看到宇宙誕生之前有什麼。在此意義上,我們的認知是受限的。
  • 宇宙有邊界嗎?我們的認知真的很有限
    從古華夏的天圓地方說到亞裡斯多德的地心說、從地心說到哥白尼的日心說、從宇宙無限說到愛因斯坦的相對論(時空可變),再到當今的宇宙大爆炸學說……我們對宇宙的認知離不開科技的進步,正是科技的進步,推動了人類對宇宙從無知到不斷認知的深化過程。我們的宇宙,是圓的還是方的?究竟是怎樣的存在?宇宙是否有邊界?如果有邊界,那麼邊界之外究竟是什麼?
  • 光速10億倍的超級飛船朝宇宙一個方向飛行,會到達宇宙邊界嗎?
    如果有一艘光速10億倍的超級飛船朝宇宙一個方向飛行,會不會到達宇宙邊界?這是一個比較有趣的問題,因為打算跨越宇宙嘛,這速度是不斷上漲啊,但過程與結果可能會比較類似,也許我們可以來做個探討!一、宇宙有邊界嗎?
  • 宇宙有邊界嗎?宇宙外面世界又有什麼?愛因斯坦早已給出答案!
    宇宙有邊界嗎?愛因斯坦給出答案,其實我們深有體會! 大家都知道,宇宙是比較大的,我們人類對於宇宙來說,人類是很渺小的,渺小的連一顆螞蟻都不是,那麼宇宙到底有多大呢?或者說宇宙的周圍是有邊界嗎?
  • 如果宇宙是有邊界的,人類未來到達宇宙邊緣,能夠看到什麼?
    如果宇宙是有邊界的,人類未來到達宇宙邊緣,能夠看到什麼?引言:隨著人類科技的不斷進步,我們知道宇宙中有很多神秘的天體,而且這些天體都是人類一直研究和探索的,而且目前人類能夠觀測的宇宙直徑大約是900多億光年,那麼這是宇宙的全部嗎?
  • 宇宙中發現「真空」,如果把手伸進去,會發生什麼變化呢?
    宇宙是一個浩瀚無垠的地方,它是很多人都嚮往的地方,是一個什麼神秘又恐怖的地方,因為沒有人知道在宇宙中是否還存留其他文明,同時它也是神秘的,因為我們不知道這個宇宙到底有多大,無時無刻向外不斷擴張著,這也就意味著在宇宙當中肯定有和人類相似的文明存在著。
  • 宇宙有邊界嗎,宇宙的外面是什麼?
    因此,宇宙物質將變得越來越稀疏,密度也越來越小。如果真是如此,我們的宇宙終將變得「空空蕩蕩」。於是就有一種理論認為:當宇宙膨脹使星系之間的距離變得足夠「遙遠」的時候,就會有許多新的物質從「虛無」中被創造出來,彌補出現的「間隙」,以保持宇宙物質的應有密度,不過這種猜想完全違背了物質守恆定律。那麼,宇宙到底是如何膨脹的呢?
  • 無邊無際還是遙不可及,我們的宇宙有邊界嗎?離我們多遠?
    今天,儘管已經有了像「大爆炸」這樣的較公認的宇宙起源理論,宇宙是不是有邊界仍然是一個充滿爭議的問題,天文學家在解決這一問題時給出了一些令人驚訝的假說。今天,稀星天外就想和大家一起聊一聊「我們摸到宇宙的邊界了嗎?」
  • 宇宙的邊界有什麼?
    我們的宇宙有邊界嗎?如果我們的宇宙有邊界,那麼在邊界之外,又是怎樣的呢?首先,宇宙有沒有邊界這是人類的個未解之謎,宇宙究竟有多大,我們並不知曉,因為人類的可觀宇宙達到了930萬億光年,這個距離絕不是宇宙邊界,因為這個距離只是人類科技設備的極限罷了。
  • 宇宙有邊界麼?宇宙邊界之外又是什麼?
    但是實際上,我們知道地球上看,天空中大部分還都是黑的。這個探究似乎告訴我們,宇宙是有限大的,天體是有限多的。當然,奧伯斯那個時候並不知道光速是恆定的,宇宙是有年齡的等等。不過這也算是我們人類對於宇宙邊界的一次很深刻的探討。
  • 宇宙究竟有沒有邊界?
    但是在宇宙的邊界,到底有什麼東西在等著你呢?當我們討論這個宇宙邊界,它到底是一種邊界線呢,還是一個大到無法想像的天花板呢?或者,無論是邊緣還是天花板,它真的存在嗎?在本周的「Giz問答」欄目中,我們找來幾位面向宇宙學的物理學家,希望和他們一起找到答案。
  • 宇宙有邊界嗎?如果有,邊界之外又是個怎樣的世界?
    我們知道地球有邊界,地球上的所有地方也都存在邊界,而宇宙到底有沒有邊界可以說誰都不知道。如果宇宙有邊界的話,那麼邊界之外到底又是一個怎樣的世界呢?這個問題一直以來都是人類非常好奇的,付出一切努力都想要弄明白這個問題,對此科學家們也提出了一些猜測。
  • 宇宙的邊界在哪裡?離我們有多遠?
    我們所能探測的宇宙取決於光速和宇宙的年齡。因為跑得最快的就是光或者說是電磁波。 宇宙誕生137億年所以現在我們能探測到的宇宙是137億光年為半徑的球這個球面上的天體在大約137億年前發出的光現在到達我們這裡。
  • 宇宙裡面會有多少外星人?宇宙的邊界在哪裡?
    似乎一切東西,無論多龐大,總有一個邊界,而每個新的邊界之外總是一個完全不同的世界,於是慣性思維讓無數人冒出一個共同的想法:宇宙的邊界在哪裡?宇宙的外面是什麼?那麼如何統一「有大小」卻「無邊界」這一矛盾呢?很簡單:想像你是一個桌球上的二維螞蟻,桌球有大小,但你無論怎麼走都走不到邊界,除非你從二維中脫離進入三維世界,才能看見桌球的邊界。桌球的表面是二維的,但由於它並不平坦,其彎曲導致其呈現了三維的結構。同樣的,我們三維的宇宙也不是平坦的,扭曲三維空間的力量就是引力。
  • 宇宙中有我們無法跨越的邊界嗎?人類能夠到達最遠的地方是哪裡?
    在這個世界裡有我們無法跨越的邊界嗎?在那裡,無論我們怎樣努力,我們都將永遠不會到達?事實上,其實存在這樣的限制。我們生活在銀河系的一個安靜的旋臂裡;一個平均大小的螺旋星系- 約10萬光年寬 -。銀河系並不孤單,銀河系,跟著仙女座星系和五十多個矮星系,組成了所謂的「本地組」的一部分,一個有一千多萬光年的區域直徑的空間。它是在數百星系組中的一個,在「拉尼亞凱亞超星系團」中。百萬個跟它類似的超星系團,構成了目前我們可觀測到的宇宙。如果我們有一個美好的未來,人類變成了第三類文明,不會被外星人侵略者一掃而光,並開發了基於我們目前的物理學的理解的星際旅行。