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2017-11-29 16:10:13 | 人氣(1,448) | 回應(3) | 上一篇 | 下一篇

【宇宙是什麼樣子?】

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【宇宙是什樣子?】

人類在探索宇宙的過程中,一直想弄楚「宇宙」是什樣子!有人認宇宙會像地球一樣是個球狀的,也有人認宇宙是一個多維度的空間,更有一些陰謀論者認宇宙高等智慧外星人模擬出來的遊戲空間。

根據科學家的廣泛觀點,宇宙
生於140億年前一次大爆炸中,隨後宇宙中的物質開始膨脹,宇宙中的天體開始出現。不過,至今止,科學家還沒有正的解開宇宙的奧秘,我們所處的宇宙是什樣子仍舊是個謎。

但是,史蒂芬.霍金卻提出了一個比較讓人容易接受的觀點:宇宙是有限無界的,只不過比地球多了幾維。

簡單來說,我們的地球就是有限而無界的。在地球上,無論是從南極到北極,還是從北極走到南極,始終不可能找到地球的邊界,但不能由此認地球是無限的。實際上,我們都知道地球是有限的,地球如此,宇宙亦是如此。

其實在霍金之前,愛因斯坦早已做出了宇宙的模型。1917年,愛因斯坦建立了現代宇宙學中的第一個宇宙模型,由於當時未發現河外星系的普遍退行現象,他的模型是一個有物質無運動的靜態宇宙:主張宇宙是一體積有限沒有邊界的靜態彎曲封閉體。

對宇宙的問題,愛因斯坦也犯了一個大錯誤,他認宇宙是靜止的。但是,1929年美國天文學家哈勒以不可辯駁的實驗,證明了宇宙不是靜止的,而是膨脹的。

當然,霍金和愛因斯坦的理論都是在究宇宙的初級階段,就像人類沒有正認識地球之前時認地球是平的。想要正的認識宇宙是什樣子,或許只有跳出宇宙後才能正的看穿宇宙的樣子。

 

宇宙四維空間,是否的存在?難道時間就是第四維?人類是否能回到過去?

當我們發現宇宙的時候,我們就一直在追究宇宙的起源是什,那宇宙的邊界是否存在呢?

要想知道宇宙是否有邊界,我們應當跳出宇宙之外,將宇宙作一個整體來看我們才有可能解答這個問題。這裏我們可以把地球作一個參照物,要這樣做呢?別急,看下來就明白了。

我們都知道地球是圓的,但是,假如這個問題在500年前被提問,我們卻是無法回答這個問題的。這是因,當時人類還無法得知地球是方是圓的,就好像我們現在,還無法探索到宇宙邊界是否存在一樣。

隨着科技的進步,我們對地球的了解也越來越多。我們發現,人類是永遠走不出地球的。因
地球是圓的,而我們卻被地球的引力吸附在地球的表面上,我們向着一個方向一直走,最後我們還是會重新回到我們的起點。假如我們將宇宙看作一個類似地球的整體,那我們就能回答出宇宙是否有邊界的問題。這要怎麼來比較呢?

假如宇宙也是一個球體,那跟我們在地球行走一樣,我們向宇宙深處發射出一艘飛船,在燃料充足並且不受其他因素影響的前提下,最後這艘宇宙飛船還是會飛回原位,無法探索到宇宙的邊界。這主要是我們還無法探尋到另外一個維度。

地球是一個三維空間,即是由長、寬、高組成的立體世界。而宇宙則是一個四維空間,相比於地球多了一個時間維。我們在探索到地球邊界的時候,便是因我們發現了四維空間。因此,想要發現宇宙是否有邊界存在,我們還需要再發現另外一個維度的存在。

因此對於宇宙邊界是否存在的問題,目前科學家還不能給予回答。當然,在未來,相信我們能找出這個問題的答案的。


隨着人類科學技術水平的不斷提高,人類對宇宙的認識也在不斷深入。在上個世紀20年代時,人類還以銀河系就是宇宙的全部,而到了現在我們對宇宙的認知已經擴展到了九百多億光年的尺度。

宇宙探索似乎永無止境,那
宇宙究竟存不存在盡頭呢?這是一個長久以來困擾着人類的問題。因按照我們習慣性的思維,假設宇宙的盡頭是一堵牆,那自然就會出現這樣的疑問——牆後面又會是什

對於這個問題,根據愛因斯坦的廣義相對論可以推導出一個有意思的結論——宇宙是有限卻無界的。要怎麼來理解這個所謂的「有限無界」呢?實際上,這需要從四維和三維兩個不同的維度來進行考慮。(ps:這將所提的維度指的是空間維度,並非時空維度。)

生活在三維空間的生物,我們要想像四維空間的樣子會非常抽象。因此,讓我們先從三維空間的思維出發,找個熟悉的對象——地球來做個類比。

從二維的角度來看,地球是沒有界的。任何想在地球表面上找到盡頭的行都註定是徒勞。在這個球面上,我們可以無休止地繞其轉圈,不斷回到原點,但就是無法找到盡頭所在。然而,從三維的角度來看,地球是有限的——只不過是一顆漂浮在空間中的球體。

類似的,宇宙可能是個四維的球體,我們所見的一切都分佈在這個四維球體的球面(即超球面)上。那對於處在三維空間的我們來說,可以環遊整個宇宙並回到起點,但永遠也找不到宇宙的盡頭。這就是宇宙的無界性的表現。而從四維的角度來看,宇宙又不過是一個四維的球體,顯然是有限的。這就是宇宙的有限性的表現。因此,從四維和三維兩個不同的維度來評判,宇宙是有限無界的。

得一提的是,這樣的宇宙模型是對哈勃定律最簡單的一種衍生表述。如果我們把宇宙看成是一個正在膨脹的氣球,星系都印在了氣球表面,那對於任何一個星系來說,所有的星系都在不斷遠離,而且相距越遠的星系遠離的速度越快。

最後,四維球體的宇宙又會是什
樣的呢?在四維空間中是否有多元宇宙呢?對於生活在三維空間的我們來說這些無疑是非常難以想像和探知的。面對宇宙,永遠都要保持一顆謙卑的心去探索。


http://i1.wp.com/inews.gtimg.com/newsapp_bt/0/1579202343/641

宇宙空間就象人的思維空間一樣,可大可小。宇宙空間可以說是無窮盡的。但
也有一個度,可以想像一個物體內部的空間到底多小,也可以想像地球外面的空間有多大。假如宇宙是一個地球,就可以站在宇宙的上面,會發現站在一個無窮大的地球上面,而就成了這個假想地球的外面的物體。

宇宙可能是個四維的球體,我們所見的一切都分佈在這個四維球體的球面(即超球面)上。那
對於處在三維空間的我們來說,可以環遊整個宇宙並回到起點,但永遠也找不到宇宙的盡頭。這就是宇宙的無界性的表現。而從四維的角度來看,宇宙又不過是一個四維的球體,顯然是有限的。這就是宇宙的有限性的表現。因此,從四維和三維兩個不同的維度來評判,宇宙是有限無界的。

如果我們把宇宙看成是一個正在膨脹的氣球,星系都印在了氣球表面,那
對於任何一個星系來說,所有的星系都在不斷遠離,而且相距越遠的星系遠離的速度越快。

最後,四維球體的宇宙又會是什
樣的呢?在四維空間中是否有多元宇宙呢?對於生活在三維空間的我們來說這些無疑是非常難以想像和探知的。面對宇宙,永遠都要保持一顆謙卑的心去探索。

無限的時間與無限的空間。如果從這個定義來看,宇宙肯定是無限的,但從觀察中發現宇宙中各星系在加速相互遠離,從而推導出大爆炸理論,如果大爆炸理論成立,那
宇宙就不是無限的,至少有開始,並且在膨脹,在變大,今天的宇宙比以前的宇宙大,有大小之分就說明有限。那宇宙外是什呢?這可能得推翻以前對宇宙的定義,我們普遍認時間和空間都是在大爆炸後生的,這又有個疑問,大爆炸前沒有空間,那個奇點存在於何處?

如果重新定義宇宙
念就好解釋了,大爆炸只生了物質與時間,空間是一直都存在的,這裏的空間的定義與以前宇宙空間並非同一念。

這裏說的空間就是空,是虛無,什
都沒有,然什都沒有也就無所謂誕生與消亡,不生不滅,然什都沒有也無所謂大小,什都能裝下,無邊無際。宇宙外邊是什?就是空空的空間!

「宇宙到底是什
樣子?」目前無定論。得一提的是史蒂芬·霍金的觀點,比較讓人容易接受:宇宙有限而無界,只不過比地球多了幾維。比如,我們的地球就是有限而無界的。在地球上,無論從南極走到北極,還是從北極走到南極,始終不可能找到地球的邊界,但不能由此認地球是無限的。實際上,我們都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。

怎麼理解宇宙比地球多了幾維呢?個例子:一個小球沿地面滾動並掉進了一個小洞中,在我們看來,小球是存在的,還在洞裏面,因我們人類是「三維」的。而對於一個螞蟻來說,得出的結論就會是:小球已經不存在了!消失了。

會得出這樣的結論呢?因為它生活在「二維」世界裏,對「三維」事件是無法楚理解的。同樣的道理,我們人類生活在「三維」世界裏,對於比我們多幾維的宇宙,也是很難理解楚的。這也正是對於「宇宙是什樣子」,這個問題無法解釋楚的原因。

長期以來,人們相信地球是宇宙的中心。哥白尼把這個觀點
倒了過來,他認太陽才是宇宙的中心。

地球和其他行星都圍繞着太陽轉動,恆星則鑲嵌在天球的最外層上。布魯諾進一步認
,宇宙沒有中心,恆星都是遙遠的太陽。

無論是托勒密的地心說還是哥白尼的日心說,都認
宇宙是有限的。會支持宇宙有限的論點。但是,布魯諾居然敢說宇宙是無限的,從而挑起了宇宙究竟是有限還是無限的長期論戰。這場論戰並沒有因為教會燒死布魯諾而停止下來。主張宇宙有限的人說:「宇宙怎麼可能是無限的呢?」這個問題確實不容易說楚。主張宇宙無限的人則反問:「宇宙怎麼可能是有限的呢?」這個問題同樣也不好回答。



隨着天文觀測技術的發展,人們看到,確實像布魯諾所說的那樣,恆星是遙遠的太陽。而且,銀河是由無數太陽系組成的巨大星系,但這樣大的星團足有無數個,
們是均勻分佈着的。

由於光的傳播需要時間,我們看到的距離我們一億光年的星系,實際上是那個星系一億年以前的樣子。所以,我們用望遠鏡看到的,不僅是空間距離遙遠的星系,而且是們的過去。從望遠鏡看來,不管多遠距離的星系團,都均勻各向同性地分佈着。因而我們可以認,宇觀尺度上(105光年以上)物質分佈的均勻狀態,不是現在才有的,而是早已如此。

於是,天體物理學家提出一條規律,即所謂宇宙學原理。這條原理說,在宇觀尺度上,三維空間在任何時刻都是均勻各向同性的。現在看來,宇宙學原理是對的。所有的星系都差不多,都有相似的演化歷程。因此我們用望遠鏡看到的遙遠星系,們過去的形象,也是我們星系過去的形象。望遠鏡不僅在看空間,而且在看時間,在看我們的歷史。

有限而無邊的宇宙

愛因斯坦發表廣義相對論後,考慮到萬有引力比電磁力弱得多,不可能在分子、原子、原子核等究中生重要的影響,因而他把注意力放在了天體物理上。他認,宇宙才是廣義相對論大有用武之地的領域。

愛因斯坦1916年發表廣義相對論,1917年就提出一個建立在廣義相對論基礎上的宇宙模型。這是一個人們完全意想不到的模型。在這個模型中,宇宙的三維空間是有限無邊的,而且不隨時間變化。以往人們認,有限就是有邊,無限就是無邊。愛因斯坦把有限和有邊這兩個念區分開來。

一個長方形的面,有確定的長和寬,也有確定的面積,因而大小是有限的。同時有明顯的四條邊,因此是有邊的。如果有一個小甲蟲在上面爬,無論朝個方向爬,都會很快到達面的邊緣。所以面是有限有邊的二維空間。如果面向四面八方無限伸展,成歐氏幾何中的平面,那,這個歐氏平面是無限無邊的二維空間。

我們再看一個籃球的表面,如果籃球的半徑r,那球面的面積是4πr2,大小是有限的。但是,這個二維球面是無邊的。假如有一個小甲蟲在上面爬,永遠也不會走到盡頭。所以,籃球面是一個有限無邊的二維空間。

按照宇宙學原理,在宇觀尺度上,三維空間是均勻各向同性的。愛因斯坦認,這樣的三維空間必定是常曲率空間,也就是說空間各點的彎曲程度應該相同,即應該有相同的曲率。由於是物質存在的,四維時空應該是彎曲的。三維空間也應是彎的而不應是平的。愛因斯坦覺得,這樣的宇宙很可能是三維超球面。三維超球面不是通常的球體,而是二維球面的推廣。通常的球體是有限有邊的,體積是πr3的邊就是二維球面。三維超球面是有限無邊的,生活在其中的三維生物(例如我們人類就是有長、寬、高的三維生物),無論朝個方面前進均不到邊。假如一直朝北走,最終會從南邊走回來。

宇宙學原理還認
,三維空間的均勻各向同性是在任何時刻都保持的。愛因斯坦覺得其中最簡單的情況就是靜態宇宙,也就是說,不隨時間變化的宇宙。這樣的宇宙只要在某一時刻均勻各向同性,就永遠保持均勻各向同性。

愛因斯坦試圖在三維空間均勻各向同性、且不隨時間變化的假定下,求解廣義相對論的場方程。場方程非常複雜,而且需要知道初始條件(宇宙最初的情況)和邊界條件(宇宙邊緣處的情況)才能求解。他設想宇宙是有限無邊的,而且是靜態的。再加上對稱性的限制(要求三維空間均勻各向同性),場方程就變得好解多了。但還是得不出結果。

反覆思考後,愛因斯坦終於明白求不出解的原因:廣義相對論可以看作萬有引力定律的推廣,只包含「吸引效應」不包含「排斥效應」。而維持一個不隨時間變化的宇宙,必須有排斥效應與吸引效應相平衡才行。這就是說,從廣義相對論場方程不可能得出「靜態」宇宙。

要想得出靜態宇宙,必須修改場方程。於是他在方程中增加了一個「排斥」項,叫做宇宙項。這樣,愛因斯坦終於計算出一個靜態的、均勻各向同性的、有限無邊的宇宙模型。一時間大家非常興奮,科學終於告訴我們,宇宙是不隨時間變化的,是有限無邊的。看來,關於宇宙有限還是無限的爭論似乎可以畫上一個句號了。



膨脹或脈動的宇宙

幾年之後,一個名不見經傳的前蘇聯數學家弗利德曼,應用不加宇宙項的場方程,得到一個膨脹的、或脈動的宇宙模型。弗利德曼的宇宙在三維空間上也是均勻的、各向同性的,但是,不是靜態的。這個宇宙模型隨時間變化,分三種情況。第一種情況,三維空間的曲率是負的;第二種情況,三維空間的曲率零,也就是說,三維空間是平直的;第三種情況,三維空間的曲率是正的。

前兩種情況,宇宙不停地膨脹;第三種情況,宇宙先膨脹,達到一個極大
後開始收縮,然後再膨脹,再收縮……因此第三種宇宙是脈動的。弗利德曼的宇宙模型最初發表在一個不太著名的雜誌上。後來,西歐一些數學家物理學家得到類似的宇宙模型。愛因斯坦得知這類膨脹或脈動的宇宙模型後,十分興奮。他認自己的模型不好,應該放棄,弗利德曼模型才是正確的宇宙模型。

同時,愛因斯坦宣稱,自己在廣義相對論的場方程上加宇宙項是錯誤的,場方程不應該含有宇宙項,而應該是原來的老樣子。但是,宇宙項就像「天方夜譚」中從子裏放出的魔鬼,再也收不回去了。後人沒有理愛因斯坦的意見,繼續討論宇宙項的意義。今天,廣義相對論的場方程有兩種,一種不含宇宙項,另一種含宇宙項,都在專家們的應用和究中。

早在1910年前後,天文學家就發現大多數星系的光譜有紅移現象,個別星系的光譜還有紫移現象。這些現象可以用多譜勒效應來解釋。遠離我們而去的光源發出的光,我們收到時會感到其頻率降低,波長變長,並出現光譜紅移的現象,即光譜會向長波方向移動的現象。反之,向着我們迎面而來的光源,光譜線會向短波方向移動,出現紫移現象。這種現象與聲音的多普勒效應相似。

許多人都有過這樣的感受:迎面而來的火車其鳴叫聲特別尖銳刺耳,遠離我們而去的火車其鳴叫聲則明顯遲鈍。這就是聲波的多普勒效應,迎面而來的聲源發出的聲波,我們感到其頻率升高,遠離我們而去的聲源發出的聲波,我們則感到其頻率降低。

如果認星系的紅移、紫移是多普勒效應,那大多數星系都在遠離我們,只有個別星系向我們靠近。隨之進行的究發現,那些個別向我們靠近的紫移星系,都在我們自己的本星系團中(我們銀河系所在的星系團稱本星系團)。本星系團中的星系,多數紅移,少數紫移,而其他星系團中的星系就全是紅移了。

1929年,美國天文學家哈勃總結了當時的一些觀測數據,提出一條經驗規律,河外星系(即我們銀河系之外的其他銀河系)的紅移大小正比於們離開我們銀河系中心的距離。由於多普勒效應的紅移量與光源的速度成正比,所以,上述定律又表述:河外星系的退行速度與們離我們的距離成正比:

VHD

式中V是河外星系的退行速度,D們到我們銀河系中心的距離。這個定律稱哈勃定律,比例常數H哈勃常數。按照哈勃定律,所有的河外星系都在遠離我們,而且,離我們越遠的河外星系,逃離得越快。

哈勃定律反映的規律與宇宙膨脹理論正好相符。個別星系的紫移可以這樣解釋,本星系團內部各星系要圍繞們的共同重心轉動,因此總會有少數星系在一定時間內向我們的銀河系靠近。這種紫移現象與整體的宇宙膨脹無關。

哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不過,如果看一下當年哈勃得出定律時所用的數據圖,人們會感到驚訝。在距離與紅移量的關係圖中,哈勃標出的點並不集中在一條直線附近,而是比較分散的。哈勃怎麼敢於斷定這些點應該描繪成一條直線呢?一個可能的答案是,哈勃住了規律的本質,開了細節。另一個可能是,哈勃已經知道當時的宇宙膨脹理論,所以大膽認自己的觀測與該理論一致。以後的觀測數據越來越精,數據圖中的點也越來越集中在直線附近,哈勃定律終於被大量實驗觀測所確認。

宇宙有限還是無限

現在,我們又回到前面的話題,宇宙到底有限還是無限?有邊還是無邊?對此,我們從廣義相對論、大爆炸宇宙模型和天文觀測的角度來探討這一問題。

滿足宇宙學原理(三維空間均勻各向同性)的宇宙,肯定是無邊的。但是否有限,要分三種情況來討論。

如果三維空間的曲率是正的,那宇宙將是有限無邊的。不過,不同於愛因斯坦的有限無邊的靜態宇宙,這個宇宙是動態的,將隨時間變化,不斷地脈動,不可能靜止。這個宇宙從空間體積無限小的奇點開始爆炸、膨脹。此奇點的物質密度無限大、溫度無限高、空間曲率無限大、四維時空曲率也無限大。在膨脹過程中宇宙的溫度逐漸降低,物質密度、空間曲率和時空曲率都逐漸減小。

體積膨脹到一個最大
後,將轉收縮。在收縮過程中,溫度重新升高、物質密度、空間曲率和時空曲率逐漸增大,最後到達一個新奇點。許多人認,這個宇宙在到達新奇點之後將重新開始膨脹。顯然,這個宇宙的體積是有限的,這是一個脈動的、有限無邊的宇宙。

如果三維空間的曲率零,也就是說,三維空間是平直的(宇宙中有物質存在,四維時空是彎曲的),那這個宇宙一開始就具有無限大的三維體積,這個初始的無限大三維體積是奇異的(即「無窮大」的奇點)。大爆炸就從這個「無窮大」奇點開始,爆炸不是發生在初始三維空間中的某一點,而是發生在初始三維空間的每一點。即大爆炸發生在整個「無窮大」奇點上。

這個「無窮大」奇點,溫度無限高、密度無限大、時空曲率也無限大(三維空間曲率
零)。爆炸發生後,整個「奇點」開始膨脹,成正常的非奇異時空,溫度、密度和時空曲率都逐漸降低。這個過程將永遠地進行下去。這是一種不大容易理解的圖像:一個無窮大的體積在不斷地膨脹。顯然,這種宇宙是無限的,是一個無限無邊的宇宙。

三維空間曲率負的情況與三維空間曲率零的情況比較相似。宇宙一開始就有無窮大的三維體積,這個初始體積也是奇異的,即三維「無窮大」奇點。的溫度、密度無限高,三維、四維曲率都無限大。大爆炸發生在整個「奇點」上,爆炸後,無限大的三維體積將永遠膨脹下去,溫度、密度和曲率都將逐漸降下來。這也是一個無限的宇宙,確切地說是無限無邊的宇宙。

,我們的宇宙到底屬於上述三種情況的一種呢?我們宇宙的空間曲率到底正,負,還是零呢?這個問題要由觀測來決定。

廣義相對論的究表明,宇宙中的物質存在一個臨界密度ρc,大約是每立方米三個核子(質子或中子)。如果我們宇宙中物質的密度ρ大於ρc,則三維空間曲率正,宇宙是有限無邊的;如果ρ小於ρc,則三維空間曲率負,宇宙也是無限無邊的。因此,觀測宇宙中物質的平均密度,可以判定我們的宇宙究竟屬於一種,究竟有限還是無限。

此外,還有另一個判據,那就是減速因子。河外星系的紅移,反映的膨脹是減速膨脹,也就是說,河外星系遠離我們的速度在不斷減小。從減速的快慢,也可以判定宇宙的類型。如果減速因子q大於,三維空間曲率將是正的,宇宙膨脹到一定程度將收縮;如果q等於,三維空間曲率零,宇宙將永遠膨脹下去;如果q小於,三維空間曲率將是負的,宇宙也將永遠膨脹下去。




愛因斯坦曾提出宇宙有限而無邊的理論,簡單說就是宇宙相對我們地球來說有界限但卻找不到的邊際。當代科技發現了宇宙的紅移現象,及行星和星雲的能量在朝遠離宇宙中心的方向擴散,證明宇宙是在膨脹的。

1917年,愛因斯坦發表他的第一篇宇宙論文《根據廣義相對論對宇宙學所作的考察》,這篇論文宣告了相對論誕生。雖然時間已經過去六十多年了,但這篇論文所引進的許多觀念至今仍富有生命力。

在探索宇宙中,愛因斯坦首先指出無限宇宙與牛頓理論二者這間存在着難以克服的內在矛盾,他根據廣義相對論建立了靜態有限無邊的動力學宇宙模型。在這個模型中,宇宙就其空間廣延來說是一個閉合的連續區。這個連續區的體積是有限的,但是一個彎曲的封閉體,因而是沒有邊界的。

按照宇宙學原理,在宇觀尺度上,三維空間是均勻各向同性的。愛因斯坦認,這樣的三維空間必定是常曲率空間,也就是說空間各點的彎曲程度應該相同,即應該有相同的曲率。由於有物質存在,四維時空應該是彎曲的。三維空間也應是彎的而不應是平的。愛因斯坦覺得,這樣的宇宙很可能是三維超球面。三維超球面不是通常的球體,而是二維球面的推廣。

三維超球面是有限無邊的,生活在其中的三維生物(例如我們人類就是有長、寬、高的三維生物),無論朝個方向前進均不到邊。假如一直朝北走,最終會從南邊走回來。

史蒂芬·霍金也認:宇宙有限而無界,只不過比地球多了幾維。就如我們的地球就是有限而無界的,在地球上,無論從南極走到北極,還是從北極走到南極,始終不可能找到地球的邊界,但不能由此認地球是無限的。實際上,我們都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。

四維空間:地球和某種神秘世界之間有可能存在著一種通道!

四維空間不同於三維空間,四維時空指的是閔可夫斯基空間念的一種誤解。人類作三維物體可以理解四維時空(三個空間維度和一個時間維度)但無法認識以及存在於四維空間,因人類屬於第三個空間維度生物。

科學家一直認
:地球和某種神秘世界之間存在著一種通道。通道的兩邊存在兩個不同層次的世界。究這種現象的科學家,將藏在通道另一側的神秘世界稱「四維空間」,也叫四度空間。科學家們對「四維空間」深入探索將會解開這「神秘世界」之謎。所謂「四維空間」的奧秘,必定會在不久的將來被人類所了解。

Keeton
Petters發展的框架預言了一些宇宙學效應,一旦這些現象被今後幾年發射的衛星觀察到,就能幫助科學家們驗證膜宇宙理論。如果膜宇宙理論被證明是正確的,那
就能確定空間是四維的,這將導致哲學念的極大變革。

宇宙可能源自一個四維黑洞:科學家對宇宙大爆炸理論存在許多疑問,其中最大的問題就是假定宇宙起源於一個奇點,但物理常見定律會對這個無限密集的奇點失效。加拿大圓周理論物理究所三位元究人員提出了新的理論——宇宙是四維恒星死亡塌縮形成的四維黑洞噴射出來的外膜空間

黑洞時空存在動盪:科學家對快速旋轉黑洞進行了究,發現時空很少粘滯在快速旋轉黑洞的周圍,這將增大紊流的可能性,類似於糖漿更粘稠的水流旋轉。

吃豆人一樣狼虎嚥宇宙物質:究人員認,早期宇宙包含的寒冷氣體流比現今更緊密,一個年輕黑洞的移動速度非常快,不斷地改變方向,像一個狼虎嚥的小吃豆人一樣。伴隨著黑洞的不斷成長,它吞食宇宙物質的速度更快,當品質達到太陽的10-10000倍時,品質增速開始減緩。

黑洞可能避免恒星形成:究人員發現在成熟星系中,超大品質黑洞噴湧釋放射電波粒子,阻止嬰兒恒星的誕生。這些超熾熱噴湧粒子流速度接近光速,就像是一種開關裝置,可以阻止星系中熾熱氣體冷卻和凝結形成新的恒星。

揭曉索倫之眼秘密:目前,天文學家認星系中心超大品質黑洞的品質比之前預想的多40%究人員使用一種陸地勘測技術測量NGC 4151星系的距離,有一個活躍內核叫做索倫之眼,測量結果顯示索倫之眼距離地球大約6200萬光年,這將更精確地測量出該超大品質黑洞的品質。

人類祖先可能看見過銀河系黑洞:大約200萬年前,銀河系中心超大品質黑洞釋放出灼熱的光亮,那時人類祖先已開始直立行走,他們可能在夜空南部發現一個月亮大小的天體光源,看上去像明亮的絨球或者斑點。

    

台長: 幻羽
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幻羽
從宇宙大爆炸理論和如今的宇宙觀測來看,宇宙很有可能起源於一個超級大的黑洞。我們都知道,宇宙大爆炸開始於極小的一點,而這一點,很有可能是黑洞中心的那一點——奇點。這個點以能量形式存在,密度極高,質量極大,溫度也極高。因此,有科學家認為,我們現今觀測到的宇宙,只是存在於某個黑洞中的巨大空間。
然而,宇宙的來源並不僅僅是黑洞,而是比黑洞更高一級的天體。這種天體性質上和黑洞差不多,不過規模卻要遠遠超過黑洞。這是因為,黑洞理論認為黑洞的質量上限不可能達到宇宙的規模,因此,宇宙只有可能誕生於比黑洞還要高一級或者幾級的天體。
這個比我們黑洞還要高一級的天體會是什麼呢?來自加拿大的科學家羅伯特•曼給出了他的答案,他認為,我們的宇宙處於高維時空中某個黑洞的中心。
我們所處的世界被認為屬於三維時空,而宇宙的維度不僅僅只有三維,可能高達十一維。高維時空中所發生的事件是低維時空生物所不能理解的,即便地球上的生物處於三維時空中,但也不能保證宇宙其它地方不存在更高維的生物。根據宇宙學中的數學模型,我們的宇宙可能來自更高維度的時空,比如在高維時空中的黑洞形成了一個三維的時空結構,而我們的宇宙正處於其中,也就是說人類可能是高維時空中的一種低維生物。
這個推論似乎聽起來相當科幻,但一些研究人員認為從數學的角度可以推出類似的結果,更重要的是該理論可能被我們的物理理論所證明。由於當前許多宇宙學未解之謎都無法用現有的時空理論加以解釋,這就使得科學家去積極尋找我們宇宙的來源,研究當前的宇宙學定律是否符合我們宇宙所處的時空。
2017-12-01 22:08:54
幻羽
一維是線,二維是面,三維是立體空間,四維是彎曲空間。在物理學中描述某一變化著的事物時所必須的參數,這個參數就叫做維。幾個參數就叫幾維。簡單點來說,零維是點,沒有長度、高度及數量。一維是由無數的點組成的一條線,只有長度,沒有寬度、高度。二維是由無數的線組成的面,有長度、寬度沒有高度。三維是由無數面組成的體,有長度、高度、數量。
一個簡單的說法:n維就是2個以上的n-1維物體垂直所形成的空間。如果將四維空間定義為三維空間+時間軸,而三維空間+時間軸是另一種說法。前者也並非是什麼四維空間,而是空間得一種偽說法。
對於愛因斯坦的四維空間,人們普遍認為空間具有軸對稱性,或是中心對稱。比如,偌大一個三維空間的人進入四維空間,並且按照適當的方式旋轉一下回到三維空間,那麼他會被軸對稱一下,除非運用三維版本的麥比烏斯帶。當然沒有人進去過四維空間,所以這只是一種由二維空間的假想,無法進行實際驗證。
說空間是多少維的提法本身就有問題,應該這樣描述才對,空間以長度為單位來計量,可以看做是三個互相垂直的軸線所包含的區域,但物理空間並不僅僅侷限於此,還有能量場,引力場,微觀粒子等存在於空間不能用長度來衡量的區域。也就是說,空間從長度來看,具有三維性,但同時還有長度所不能描述的特性。另外四維空間在物理模型上是無意義的。因為按照n維座標的定義,第四維也應該是以長度為單位的軸線,這條軸線應該是垂直於其他三維的,長度為單位的軸線大家都能感知的,如果存在,我們肯定能觀測到,但大家都知道現實生活中是找不到這種情況的,所以現實生活中只存在數學意義上的三維空間。
2017-12-01 22:18:06
幻羽
宇宙起源於大爆發,而時間和空間就是在宇宙大爆發中產生的,時間、空間存在於宇宙,可以說宇宙帶來了一切,在宇宙中存在無數個星球,或有着大量像人類這樣的文明。在我們眼裡宇宙就是一個未知的空間,而人類只是其中小小的一部分。
根據霍金的《時間簡史》記載,宇宙是不斷膨脹延伸的,也就是說宇宙還在增長中,同時也說明宇宙之外應該還有空間,否則宇宙延伸會顯得十分艱難,甚至延伸會受到阻礙以至於停止。
因此,霍金認為宇宙之外應該還有空間,那麼宇宙之外到底是什麼呢?科學家給出兩種比較有意思的說法。
其一,宇宙其實是平行宇宙,簡單來說存在多個宇宙,宇宙間互相平衡,互不干擾;其二,只有一個宇宙,宇宙之外是五維空間。
平行宇宙,人類所在的宇宙相對於整個大世界來說就是一塊有褶皺的平面,那些褶皺就是宇宙內的天體,例如太陽系星體、銀河系天體等。大世界又有着很多塊這樣的褶皺宇宙,並且都是可以延伸的,能膨脹伸長。
也有科學家歸結於未知的五維世界,在時間還沒歸結為四維世界中的一維時,人類的認知只有三維世界長寬高,也就是立體空間,加上流動的時間,就組合成具體的一點,這一點有空間也有時間。
因此,科學家在還沒準確認知宇宙之外的時候,提出了五維空間猜想,第五維是什麼呢?是速度?還是一種能掌握宇宙之外的物質?答案是多種的,也是人類目前無法理解的,畢竟相對於宇宙來說,人類的認知實在太渺小,想理解宇宙之外的世界,實在困難。
用愛因斯坦的話表示:人類自身存在的障礙,導致人類永遠無法理解宇宙。或許,這就是最完美的答案。
2017-12-01 22:37:19
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