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宇宙有邊緣嗎?

宇宙包含時間和空間,宇宙之外沒有時間,也就是靜止的。換句話說,時間是靜止的,所有物質的運動也是靜止的,所以它不可能走到宇宙之外。

還有壹種說法是宇宙是壹個扭曲的循環,沒有邊緣。

宇宙是有限的,也是無限的,是壹個超圓。

宇宙的體積是無限的嗎?如果空間的體積是無限的,我們可以想象其中散布著無限個星系,它們的密度大致相同。所以很多人不能理解,壹個無限的東西怎麽會膨脹?它將向何處擴展?這個問題不難回答:無限體積可以膨脹,但體積不變。請記住烏龜教給我們的東西。但是,當我們將這個模型與“宇宙蛋”進行比較時,就存在壹個可視化的問題。如果到處都是星系,就永遠不會有壹個體積有限的宇宙蛋,壹個殼,殼外沒有物質。因此,雞蛋的比喻是行不通的。

想象壹下,有這樣壹個無限的宇宙,它是壹個球體,包含了巨大體積的空間,包括很多星系。現在想象壹下,空間到處都在迅速縮小,就像愛麗絲夢遊仙境吃了魔法蛋糕壹樣。這樣壹來,球體的半徑會越縮越小,但無論怎麽縮,總有無窮無盡的空間,外面還有無窮無盡的星系。如果球體真的縮小到無窮小,那麽,從數學的角度來說,就產生了壹個棘手的問題,那就是壹個無限縮小的無限宇宙。這個球形宇宙仍然沒有中心,也沒有邊界。但是,任何這種球體,不管壹開始有多大,無限收縮後都會被壓縮成壹個點。天文學家認為,在爆炸之前,宇宙處於這種無限收縮但無界的狀態。

事實上,有壹個可用的宇宙模型可以避免許多無限的擾動。這個模型是愛因斯坦本人在1917年提出的。在證實了空間可以彎曲的事實後,愛因斯坦說,空間可以以許多意想不到的方式連接自己。妳可以拿地球表面做類比。地球表面的面積是有限的,但它是無界的,壹個旅行者無論走到哪裏,都不會接觸到地球的邊緣或邊界。同樣,空間可能有壹個有限的體積,但沒有邊界。即使很少有人能真正理解這個奇怪的畫面,數學也會為我們勾勒出其中的細節。這個物體叫做超球體。如果宇宙是壹個超圓,原則上宇航員可以像麥哲倫壹樣環球航行。他可以用火箭朝同壹個方向飛,直到到達起點。

雖然愛因斯坦的超圓形宇宙是有限的,但它沒有中心,也沒有邊界(就像地球表面沒有中心,也沒有邊界),所以當它收縮時,並不像壹個宇宙蛋。我們可以想象這個超圓縮小到無窮大,體積消失,就像壹個圓形的表面縮小到半徑為零壹樣(見圖2)。

對可以膨脹和收縮的空間的研究使宇宙學家提出了壹種在細節上與聖經截然不同的宇宙創造理論。他們的科學理論中最引人註目的是,他們認為空間本身,而不僅僅是物質,也是在大爆炸中創造的。如果妳把圖2中膨脹的氣球倒過來看,也就是從無到有膨脹的氣球,把它看成壹個收縮的氣球,把它作為宇宙的模型,那麽妳就大致知道現代物理學是如何講述宇宙的創造的了。這裏的壹個重要論點是,無論我們這裏說的宇宙是愛因斯坦的超圓(即氣球模型),還是無限體積的宇宙,都無法想象空間無限收縮後會是什麽樣子。在大爆炸的初始時刻,空間是無限收縮的,那壹瞬間代表了空間不復存在的時間邊界。物理學家稱這個邊界為奇點。