如何证明宇宙有边界?
如果除开宏观的宇宙理论 , 那么我们需要先在一件事上取得证明——宇宙究竟是不是无限大的?不将我们的宇宙视为所有概念的集合 , 而只是将其作为已知世界的集合 , 那么宇宙的大小和边界就是一个可以讨论的问题 。
那么首先要确认的事情就是宇宙的大小 , 它是无限大还是有限大 , 只不过我们现在无法接近和了解它的边界?按照我们人类现在的科技水平 , 我们显然只能够通过理论研究的方式来探索这个问题的答案 , 毕竟实际上的我们连离开太阳系都很困难 。
科学家们在研究的过程中找到了一个方法 , 就像是古人所说的“管中窥豹 , 可见一斑”一样 , 我们同样可以以小见大 , 通过一些比较小的方面来看到整个宇宙的情况 。 比如要探查宇宙究竟有没有边界 , 可以使用计算“曲率”的方式来研究 。
如果宇宙真的是无限大 , 那么在几何曲率上就会是平坦的;如果宇宙并不是无限大 , 那么宇宙就可能呈现出曲面 , 证明其内部空间可以测算 , 相对于去探索整个宇宙 , 这样的方法显然更加可行 。 那么 , 研究者们有没有在曲率研究方面取得突破呢?
根据现代天文学的测量 , 宇宙是一个近似于平坦的空间 , 这证明宇宙近似于无限大 , 但并不是真正的无限大 , 而是无限接近这个形状 。
不过针对这个结果 , 也有一些研究者提出了不同的意见:会不会我们测算的部分刚好是宇宙平坦的一个面 , 而宇宙并不如我们想象的那样是一个近似的球体?比如说宇宙会不会是一个平坦而封闭的空间?
因此即使测算了曲率 , 我们也不能完全消除各种各样的可能性 , 宇宙的形状和大小依然在今天无法定论 。 此外 , 也有三维空间之外还存在着更高维度空间的可能 , 而一旦这样的可能性成真 , 那么三维空间的边界就显得不再重要 。
宇宙外部会是什么样子?
显然 , 如果要一直将这个学界还充满了争议的问题讨论下去 , 显然是没有意义的 。 现在不妨让我们来做一个假设 , 如果宇宙是一个确实有边界的空间 , 那么宇宙的外面将是什么样子?
按照我们的想象力 , 从宇宙外面去窥视宇宙中包含的一切 , 那么我们将会看到数不胜数的星系在一片漆黑中缓慢运行 。 那么事实真是如此吗?人的想象力显然是有限的 , 我们只能够通过那些我们已经了解到的事物进行发散 。
在人类登上太空之前 , 我们无法想象从太空俯瞰地球将是什么样的画面 , 因此我们现在基于有限的太空探索进行的想象 , 其实真实性也非常有限 。 古人在想象怪兽、神明的时候 , 往往也会将世界上真实存在的动物特征加入进去 , 比如中国古代的“龙”就是融合了多种动物特征而“创造”出的神兽 。
我们想象从宇宙外面看宇宙是现在这样 , 但如果真的有那种可能性 , 事实会如我们所想吗?研究者表示 , 宇宙外部的景象我们现在虽然不能够看到 , 但还是可以通过数学建模的方式来进行合理推断 。
尽管我们已经进行了对外部世界的各种想象 , 但如果按照数学上的理论来说 , 在宇宙这个三维空间之外并不一定需要有真正的“外部” , 也就是说我们想象中从外部窥视宇宙的情形可能并不存在 。
因为没有任何理论证明在三维空间之外必须有一个外部世界 , 即使这个空间明显有边界也一样 。
因此 , 宇宙可能确实有外部 , 也有可能并没有外部 , 这个说法和我们已知的事实并不冲突 。 从这个方面来说 , 科学家们已经有了自己关于宇宙之外的答案 , 那就是一切皆有可能 。
为什么我们要思考宇宙边界的问题?
经过了简单的介绍之后 , 相信大家也对于所谓的宇宙边界问题有了一定的概念 。 肯定会有人觉得奇怪 , 为什么人们要对宇宙的边界进行研究?
按照现在的人类技术水平来说 , 我们根本无法探知到宇宙的边界在哪里 , 那么对此进行研究究竟还有没有意义?我们是不是应该将目光放得更近 , 比如研究我们周围究竟有没有适宜人类居住的类地行星 , 或者我们的航天技术需要怎么才能够继续发展下去?
但其实 , 在探究我们我们周围的同时 , 也并不代表人类就需要放弃对于宇宙边界的探索 。 对宏观宇宙的认知不仅和边界本身有关 , 也能够帮助人类更好地弄明白这个宇宙运行的方式 , 对于我们今后的发展有很大的帮助 。
比如当我们弄清楚了空间特性之后 , 可以利用其特性制造可以进行空间跳跃的引擎 , 说不定可以帮人们摆脱光速的限制 , 到达更遥远的宇宙深处 , 探索其他的星系 , 乃至于进行星际旅行 , 这并不是在未来不可能做到的事情 , 值得我们为之而努力 。
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