人类发现的宇宙只有一小部分,那么宇宙是有限的还是无限的?
宇宙是有限的还是无限的?是什么形状?目前还没有准确的答案。
先来说说宇宙的起源。主流观点认为,宇宙诞生于一次大爆炸,包括时间、空间和一切物质都源于那次大爆炸。经科学家的测定,宇宙诞生于138亿年前,目前可观测宇宙的半径大约为460亿光年。
可观测宇宙是以人类观察者为中心,半径约为460亿光年的球形区域。有些人可能会有疑问?宇宙才138亿年,为什么可观测宇宙的半径就有460亿光年?因为宇宙从诞生那一刻起,宇宙空间一直都在膨胀。空间膨胀带动了物质间相互远离,看起来似乎是物质在向外扩散。遥远天体发出的光在传向地球的同时,天体本身也在远离地球,当我们接收到130多亿年前的天体发出的光时,天体的位置已经变了,那个天体现在距离我们就有400多亿光年远了。
在上世纪初叶,天文学家哈勃通过分析天体的光谱发现河外星系正在远离我们,并且离我们越远的星系,退行速度越快。在距离我们140亿光年远的位置,膨胀速度已经达到了光速。
随着认知能力的提高,人类的宇宙观也在不断的发生变化。在早期,人类认为天圆地方,麦哲伦领导的环球航行则证实了地球是圆的。从地心说到日心说,再到发现河外星系,科学的进步,让人类的世界观也跟着进步了。
到了牛顿时代,由于天文望远镜的发明,使人类对宇宙有了更多的认识。在经典物理为主的时代,认为宇宙空间是开放的平直空间,宇宙是静态的且无限大,物质在空间中均匀的分布着。显然,如果宇宙无限大,物质无限多,引力也会无限大,这样的宇宙是不稳定的。
爱因斯坦相对论的提出,为人类认识宇宙打开了新的大门。相对论认为时空是四维的,由三维空间和一维时间构成。再后来的超弦理论,甚至认为我们的世界应该是11维的。
虽然物质能够弯曲时空,但是在大尺度范围内物质的分布比较均匀,时空在整体上还是相对平坦的。只是局部空间弯曲的厉害,比如黑洞及其周围的时空。由于大尺度上物质的分布较均匀,且不管从宇宙中的哪个位置观测,得到的结果都是相同的,这被称之为各向同性。
按照大爆炸理论来看,宇宙是有限的,并且宇宙不存在边界,因此宇宙也没有中心。一个无限有界的宇宙,空间应该是闭合的,类似于一个闭合的二维球面,宇宙间的星系就分布在三维的超球面上。
比如生活在二维球面上的蚂蚁,只要不脱离球面,无论朝哪个方向爬,永远都找不到边界。当这个球面相对于蚂蚁足够大时,蚂蚁会以为自己所在的世界是平的。就好比生活在地球上的我们。如果球无限大,球面就可以看成无限延展的平面。
正是由于时空弯曲的影响,我们以为光在真空中走的是直线,其实光是延空间中的测地线走的。我们的宇宙实在太大了,身在宇宙中的我们很难确定宇宙是什么形状的?
综上所述,按目前科学界的主流观点来看,我的宇宙是动态的、闭合的、有限而无界、均匀且各向同性。
大家怎么看?欢迎各抒己见。
感谢阅读,欢迎关注我。
“宇宙”一词,最早大概出自我国古代著名哲学家墨子(约公元前468-376)。他用“宇”来指东、西、南、北,四面八方的空间,用“宙”来指古往今来的时间,合在一起便是指天地万物,不管它是大是小,是远是近;是过去的,现在的,还是将来的;是认识到的,还是未认识到的……总之是一切的一切。
从哲学的观点看。人们认为宇宙是无始无终,无边无际的。不过,对这个深奥的概念我们不打算做深入的探讨,还是留给哲学家们去研究。我们不妨把眼光缩小一些,讲一讲利用我们现有的科学技术所能了解和观测的宇宙,人们把它称为“我们的宇宙”或“总星系”。
从最新的观测资料看,人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年。也就是说,如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出,那么要经过130亿年才能到达地球。这130亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围。再说得明确一些,我们今天所知道的宇宙范围,或者说大小,是一个以地球为中心,以130亿光年的距离为半径的球形空间。当然,地球并不真的是什么宇宙的中心,宇宙也未必是一个球体,只是限于我们目前的观测能力,我们只能了解到这一程度。
在这个以130亿光年为半径的球形空间里,目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个,而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题,你就不难了解到,在我们已经观测到的宇宙中拥在多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中,真如沧海一粟,渺小得微不足道。