宇宙到底有多大?它有没有尽头?
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/08 13:43:45
宇宙到底有多大?它有没有尽头?
一,宇宙没有中心也没有边界(从史学和相对论解释) 公元前,古罗马诗人,唯物主义哲学家卢克莱修(公元前约99—55年)写道:实际上是两样东西组成了大自然,这,首先是物体,再则是那虚无缥缈的太空,物体在那儿停留并以不同的方式运动.但是,那虚无缥缈的太空有边界吗?再说,纵然宇宙空间是有限的,假若突然有某人急速地奔跑,到达那边缘的终端,他以全部力量和冲刺的速度掷出一支标枪,它一直向前飞去,它会不偏不倚地命中那预定目标,或是在它的路程上的某个地方被什么东西阻挡?你不得不承认其中的一个结果,但你无法解释其中任何一个结果,你必须同意,宇宙空间扩大到无穷的远方.文艺复兴时期的意大利哲学家布鲁诺(1548—1600年)直到站在火堆上被烧死之前,还不止一次地重复说过:“尽管这个地球是如此美好,但我始终用问:在它的外面究竟还有什么?” 如果宇宙空间是有限的,那么请问,它的边界外面是什么?空间是空的吗?是否就是存放物质的容器?牛顿说:“绝对空间,就其本质来说,独立于外界任何事物,总是始终如一和静止不动的.”在一个既没有中心,又没有方向性的真空中,运动的物体将作匀速直线运动,我们找不到什么理由,它应该按照别的什么方式运动,这就是牛顿第一定律.宇宙到底有不有一个“不动的中心”?牛顿说:“世界体系的中心处于静止状态.所有人都可以承认这点,因为一些人可以把地球看作不动的中心,另一些人可以把太阳看作不动的中心”.假定宇宙有一个不动的中心.但是,根据相对性原理,我们根本无法区分宇宙中那一个点才是宇宙的中心.我们坐火车的时候有这样的经验,我们坐在火车里,常常搞不清楚到底是我们在运动,还是迎面驶来的火车在动.同样理由,假如张三和李四两人分别位于甲、乙两个点上作相对运动.那么张三和李四根本无法确定到底是谁处于静止状态,谁在做运动,谁才是宇宙中的那个不动中心.假如有第三个观察者王五也在作相对于张三和李四的相对运动.在王五看来,自己也可以认为自己是静止的,自己是宇宙的中心,是张三和李四在做相对于自己的运动.这样一来,到底谁是宇宙的中心,要凭我们的实验和观测是根本无法确定的事.即宇宙根本没有中心.既然宇宙没有中心,那么问宇宙的边缘在什么地方就显得毫无意义,因为没有中心,何来边缘?!二,宇宙没有中心(从能量和空间学解释) 太阳是太阳系的中心,太阳系中所有的行星都绕着太阳旋转.银河也有中心它周围所有的恒星也都绕着银河系的中心旋转.那么宇宙有中心吗?一个让所有的星系包围在中间的中心点?看起来应该存在这样的中心,但是实际上它并不存在.因为宇宙的膨胀一般不发生在三维空间内,而是发生在四维空间内的,它不仅包括普通三维空间(长度、宽度和高度),还包括第四维空间——时间描述四维空间的膨胀是非常困难的,但是我们也许可以通过推断气球的膨胀来解释它.我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球,而星系是气球表面上的点,我们就住在这些点上.我们还可以假设星系不会离开气球的表面,只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动.在某种意义上可以说我们把自己描述为一个二维空间的人.如果宇宙不断膨胀,也就是说气球的表面不断地向外膨胀,则表面上的每个点彼此离得越来越远.其中,某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行,而且离得越远的点退行速度越快.现在,假设我们们要寻找气球表面上的点开始退行的地方,那么我们就会发现它已经不在气球表面上的二维空间内了.气球的膨胀实际上是从内部的中心开始的,是在三维空间内的,而我们是在二维空间上,所以我们不可能探测到三维空间内的事物.同样的,宇宙的膨胀不是在三维空间内开始的,而我们只能在宇宙的三维空间的运动.宇宙开始膨胀的地方是在过去的某个时间,即亿万年以前,虽然我们可以看到,可以获得有关的信息,而我们却无法回到那个时候.