宇宙的邊界在哪裏(2 / 2)

這種方法所根據的原理是:宇宙業已膨脹,必然會自行製動,因為各星係間的相互引力一定會使各星係彼此分離的飛行速度緩慢下來。製動效應的測量方法在於過去的膨脹速度。如果過去的膨脹速度比現在的膨脹速度大得多,那就表示宇宙的膨脹已被減緩了很多,它的曲率像一個球體表麵。如果製動隻有一點點,它的曲率可能是零,像普通歐幾裏德空間。如果完全沒有製動,它的曲率就是負的,像西部馬鞍的表麵。

到現在為止,人們對暗淡而迅速後退的星係所做的多次探測,顯示出宇宙大概是正彎曲的。這就是說宇宙無邊但卻是有限的,它可能往四麵八方無限遠地伸展,而質量並非無窮。

人類對宇宙未來的認識僅僅如此。但人類已知地球所屬的太陽係及銀河係是無法永存的。五六十億年之後,太陽將膨脹成大火球,那時人類的後代隻有移民到銀河係中別的星係的行星上才能得以續存。

宇宙為什麼有限

1917年,愛因斯坦發表了著名的“廣義相對論”,為研究大尺度、大質量的宇宙提供了比牛頓的“萬有引力定律”更先進的武器。應用後,科學家解決了恒星一生的演化問題。而宇宙是否是靜止的呢?對這一問題,連愛因斯坦也犯了一個大錯誤。

他認為宇宙是靜止的,然而在1929年,美國天文學家哈勃以不可辯駁的實驗證明了宇宙不是靜止的,而是向外膨脹的。正像我們吹起一隻大氣球一樣,恒星都在離我們遠去,離我們越遠的恒星遠離我們的速度也就越快。

可以推想:如果存在這樣的恒星,它離我們足夠遠以至於它離開我們的速度達到光速的時候,它發出的光就永遠也不可能到達我們的地球了。

從這個意義上講,我們可以認為它是不存在的。因此,我們可以認為宇宙是有限的。

“宇宙到底是什麼樣子?”目前尚無定論。值得一提的是史蒂芬·霍金的觀點比較容易讓人接受:宇宙有限而無界,隻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,你始終不可能找到地球的邊界,但你不能由此認為地球是無限的。實際上,我們都知道地球是有限的。地球如此,宇宙也是如此。

怎麼理解宇宙比地球多了幾維呢?舉個例子:一個小球沿地麵滾動並掉進了一個小洞中,在我們看來,小球是存在的,它還在洞裏麵,因為我們人類是“三維”的;而對於一個動物來說,它得出的結論就會是:小球已經不存在了!它消失了。為什麼會得出這樣的結論呢?因為它生活在“二維”世界裏,對“三維”事件是無法清楚理解的。

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,也是很難理解清楚的。這也正是對於“宇宙是什麼樣子”這個問題無法解釋清楚的原因。

拓展閱讀

歐幾裏得空間簡稱為歐氏空間,也可以稱為平直空間,在數學中是對歐幾裏得所研究的二維和三維空間的一般化。這個一般化把歐幾裏得對於距離以及相關的概念長度和角度,轉換成任意數維的坐標係。當一個線性空間定義了內積運算之後,它就成為了歐幾裏得空間,歐幾裏得空間是無窮大的。