先说结论,宇宙是有限,但是没有边际的。
要回答这个问题,我们就要理解到底什么是宇宙。
大多数人认为,宇宙就是一个空间,里面有无数的星系,无数的恒星,无数的行星,但只不过是一个空间。
那么根据这种看法,宇宙是一定有边际的,因为一个空间,不论多大,总有一个限度,有一个可以衡量的极限。
那么问题来了,假设我们找到了宇宙的边际,那边际外面是什么?难道边际的外面就不是宇宙了吗?
图为哈勃望远镜下的宇宙,图中的每一个小亮点都是像银河系一样大的星系。
宇宙的定义
想要知道这个答案,就必须明白宇宙真正的定义,严格的宇宙定义属于哲学范畴,哲学范畴的定义都包含内涵和外延,那么宇宙的定义如下:
内涵:宇宙是“时间无尽永前、空间无界永在、质量无限永有”的存在;
外延:宇宙只有一个,包含所有的物件和事件。
从严格的定义出发,宇宙空间没有界限。根据哲学,宇宙是否有限是一个无法讨论的问题。
然而从我们这个包含无数星体的宇宙空间是有边际的吗?再大的空间是否也有一个边际值呢?
宇宙的起源
宇宙是如何起源的,现在最被学界认可的起源理论是大爆炸理论。在大爆炸之后,宇宙是在不断膨胀,而膨胀的速度还在不断加速,所以按照这个理论,我们永远无法定义一个在不断增加的空间的边界,因为他是不断变化的。
那么,这个问题就没有办法衡量了吗?也不尽然。
从物理学的角度,很多的科学家有不同的假说,其中最有名的是爱因斯坦的有界无边假说,和史蒂芬霍金的无边界条件理论。
爱因斯坦的理论——有界无边
这个假说的意思是:“宇宙是有限的,但是并不存在边界”。
根据爱因斯坦的相对论,宇宙是一个四维空间,在宇宙的任何一点观测宇宙的大尺度结构,所观测得到的结果都是相同的,换言之,宇宙没有空间上的中心。广义相对论已经证明,光线并不一定就是按照直线前进的,时空弯曲会改变光的前进路径,而这种时空的弯曲也许就是宇宙有界无边的罪魁祸首。
爱因斯坦在相对论中,将时间作为特殊轴加在了三维空间上。并指出四维空间是一个弯曲的空间,这便是有界的来头,而无边是指,从宇宙任何一个地方出发不断前进不停下,最终会回到原点。
史蒂芬霍金——无边界条件理论
1981年,史蒂芬霍金在爱因斯坦相对论的基础上提出,无边界条件理论,认为宇宙是一个超球体。
怎么理解呢?以我们的地球为例,我们的地球是有限大的天体,但是地球是一个球体,所以地球是没有边界的,这就很好的解释了宇宙的有限,但是无边因为宇宙是一个超球体。不理解的话可以看下图,就是超球体的样子。不论从哪里出发,只要朝着一个方向前进,总会达到原点。
写在最后
目前学界也有很多的理论,可以帮助我们理解宇宙,包括多维宇宙,平行宇宙,弦理论等。
宇宙是否有边际这个问题,是个很好的问题,也是很难解释的问题,我只能尽力用语言表述清楚,但想要更进一步的理解宇宙的本质,还有很多的东西要学。
赠君以醍醐,莫为世间浊酒醉
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