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如何理解宇宙“有限而无界”的烧脑头疼问题?

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发表于 2019-12-13 05:55 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式






宇宙是什么?
西汉刘安在《淮南子》中说:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。”他以为宇宙是时间和空间的总和。如今许多人都还在持这种观点。
宇宙究竟是有限的还是无穷的?
汉代学者张衡以为:“宇之表无极,宙之端无穷。”宇宙在时间上无穷,已往没有开始,将来没有终端;宇宙在空间上无穷,无穷无尽,没有中央,没有边界。宇宙无穷的观念在人类的大脑中根深蒂固。爱因斯坦也以为宇宙是“静态、无穷、无界”的。
1929年,哈勃发现了“星系红移”征象。哈勃观测到星系与星系之间正在加快分离。
20世纪中叶,G.伽莫夫根据“星系红移”征象,提出了“热大爆炸宇宙”假说。
1965年,美国科学家阿诺·彭齐阿斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙“微波配景辐射”,证实了伽莫夫的预言。
大爆炸理论以为:宇宙岂论多么巨大,作为一个有限的物质体系 ,也有其产生、发展和殒命的汗青。
暴涨模子以为宇宙中的物质与能量情势不是永恒的,把“无”作为一种未知的物质和能量情势,这跟中国道家的观点高度契合。老子在《道德经》开篇第一章就说:“无,名天地之始 ; 有,名万物之母 。”暴涨模子允许宇宙的物质和能量从无中产生。“无”并非是绝对的虚无,真空能恰好是一种特殊的物质和能量情势。从当代物理学的观点看,真空也可视为物质。
本日重点讨论的重点不是宇宙怎样大爆炸的标题,而是怎样明白宇宙“有限而无界”的标题。
按照当代宇宙学的观点,宇宙是“有限而无界”的存在。
按照正常的逻辑,“有限”就意味着“有界”。
“有限”可以依据暴涨模子来明白,但又“无界”又怎样明白呢?
明白宇宙“无界”,须要量子力学。
在量子力学里,不确定性原理表明:一个量子体系的量子态,可以是几种差异量子态中的恣意一种。只有通过观察,才华确定它详细是哪一种量子态。
科学家通过单个电子的双缝干涉实行发现:在不做观察的时间,两条狭缝上都留下了这个电子干涉过的条纹;一旦用专门的仪器观察这个电子的行踪,干涉条纹便消散。不观察,电子具有颠簸性,因此能弥散开来,留下条纹;观察,就有一个光子撞击了这个电子,这个电子便具有了确定的位置,出现出粒子性,只能直线传播而无法出现双缝干涉。不观察,电子没有确定的位置,处于各种位置的叠加状态;观察,则电子退出叠加状态。
在量子力学内里,观察者与被观察者之间的边界是暗昧的,观察者由于“观察”而成为被观察者的一部分。你无法置身事外。在量子科学的实行过程中,观察者使用的观察工具(如光子、电子大概质子等),肯定会对被观察对象产生剧烈量子的扰动。不确定性原理,是微观天下的根本属性,而不是观察技能的标题。在微观量子天下,观察者与被观察者是一体的,主观与客观之间的边界是暗昧的。
不确定性原理,是明白宇宙“有限而无界”的关键。
实质上,宇宙的“无界”,是指宇宙的边界无法被观察。宇宙的边界无法被观察,本质上不是飞行技能和飞行本领的标题,而是时空的本诘责题。人类要探测宇宙的边界,要么就是光子,要么就是乘坐宇宙飞船。
无论是光子还是宇宙飞船,都是物质,物质出现,虚空的有无叠加态肯定就会被突破。量子物理学的虚空,实质上是一种有和无的叠加态。虚空中充满了涨落,虚粒子刹时产生又刹时消散。实粒子,即物质的产生,现实上就是对虚空的一种“观测”,突破了虚空有无的叠加态——物质产生,时空即产生。
也就是说:你探测到的地方,都偶然空的存在;你的探测肯定会产生新的时空,而这新产生的时空又属于宇宙的一部分。这就是宇宙边界无法被探测的本质所在。
有一个诞生的点,因此宇宙是有限的;边界无法被观测,因此宇宙是无界的。


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