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把世界上最伟大的数学家请到世界上最先进的计算机前,请他用人类所已知的最大数来表述宇宙的尺度,让全人类都来做他的助手,不停地帮他在这个大数后面添“0”,演算的最后结果会是多少呢?结果将是“毫无结果”,人类永远无法算出这道题,因为这道题本身不是数学题。
“其大无外”,“宇宙是无限的”,古今哲学家们不厌其烦地重复着这一答案,认为这才是对宇宙尺度问题的准确表述。其实,哲学家们并不比数学家高明多少,数学家们算不出来的时候,就已经使用了一个哲学符号---------∞,即表示宇宙无穷大。哲学家们讲的“无外”、“无限”本身就意味着:人类的思维已无法思维这道题,或者说它在哲学上无解,故它也不是一道哲学题。
“上帝是至高无上的”,当把上帝同宇宙相比时,谁比谁大呢?如上帝在宇宙之中存在,那么“上帝至高无上”则为谎言。如上帝不在宇宙之中,那么宇宙之内没有上帝存在。无论神学家们如何想像宇宙与上帝,他们永远想像不出宇宙与上帝的确切边界,故“宇宙有多大”这道题在神学上无解,它不是一道神学题。
正因为物理学家、数学家、哲学家、神学家都弄不清宇宙的大小,说明这一问题本身就有问题。《庄子·庚桑楚》中曰:“有实而无乎处者,宇也。有长而无本(开始)剽(末梢)者,宙也。”《淮南子·齐俗》曰:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。”可见宇宙本身就指的是空间和时间,问宇宙的大小,就同问纯空间的大小、纯时间的长短、纯质量的质量、纯温度的温度一样,这些问句都不完整,缺少主词。
任何空间都是指某物的空间大小,任何时间都是指某物的时间长短,故宇宙是指某物所占据的空间与时间。撇开“某物”这一主词,而去问一种抽象的时空尺度是没有意义的。如同问一个抽象“生物”的身高与年龄一样,无法回答。
其实,人们在讨论“宇宙”问题的时候,往往站在完全不同的角度,物理学家们所说的宇宙完全不同于哲学家们所说的宇宙,哲学家们所说的宇宙又完全不同于神学家们所说的宇宙。这倒不是因为宇宙中的空间、时间有什么不同,而在于人们研究时空的方法与途径完全不同。
宇宙的物理学解显然只能通过观测的途径去获得,而且还要通过观测来验证,任何视觉观测不到的宇宙解均不会被物理学家们所接受。因此,物理学宇宙是已观测到的和可被观测的宇宙,它的解存在于人们视界范围之中,它的尺度等同于人类的视界。
宇宙的哲学解必然以已有的物理学宇宙解为内核,并根据已经观测证实的结论定理去进行归纳、演绎、推理,用思维逻辑去拓展哲学宇宙的时空,直到这种思维走到尽头,到无法继续进行思维的界段为止,这种哲学宇宙的尺度等同于人类的思维宇宙。
宇宙的神学解并不排斥物理学与哲学的宇宙解,但神学家们力图用一种无法被观测与被思维的“神”来解释宇宙,这种“神”的真实性显然依赖于人类的想像能力,故神学宇宙的尺度等同于人类的想像极限。
宇宙就目前来说,是无边无际的。所谓有边界的宇宙,是人类所能估算到的那部分而已,那部分已经大得很可怕了。
打个比喻,有个新疆蚂蚁,爬了一辈子,都没爬出新疆,于是就说,新疆是无边无际的。后来他的后代继续爬,终于爬出了新疆,来到甘肃,于是蚂蚁的科学达到了新高峰,原来新疆是有边界的,那边是甘肃。那甘肃是不是世界的尽头呢?于是无数代蚂蚁继续他们的科学实践,继续爬,终于横贯中国,来到祖国的东海边,终于爬不动了,望着无边无际的大海,蚂蚁们感叹,世界原来真的是无边无际的。其实大海那边我们知道还有许多蚂蚁不知道的事情。
人在宇宙中,就好比蚂蚁在地球,要了解整个世界,还有很长的路要走,可能几十亿年后太阳大爆炸,人类灭绝了,人类都还没能认识整个宇宙。假使宇宙是有极限的,但对于已经毁灭的人类来说,这个极限其实已经是无边无际了,你已经没有时间也没有这个能力去认识整个极限。
整个宇宙的大小可能为无限大,但人类可观测范围为930亿光年。宇宙分为银河系、太阳系及无数个星系,银河系具有几千亿颗恒星和大量星云,以及星际气体尘埃,是太阳系所在的星系。
在尺寸有限的情况下,宇宙可能是有界无边的,就像你在尺寸有限的地球上行走的时候即使绕地球一圈也不能走到太空去一样。
· 别笑,我们是正经科普
目前宇宙的半径大概是465亿光年,直径930亿光年。但930亿光年仅仅是我们能观测到的宇宙直径,由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,所以我们只在地球上观测宇宙的话无法得知宇宙到底有多大,这还是一个未解之谜。
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美国学者认为直径至少780亿光年
宇宙大爆炸之后残留的背景微波辐射中的波纹揭示了宇宙的大小这一令无数人关心的问题:宇宙两头相距至少780亿光年。
美国蒙大拿州立大学物理学家Neil
Cornish领导的研究小组认为,他们的研究至少部分的回答了宇宙学一个最基本的问题:宇宙有多大?
直到现在,对宇宙尺寸的估算在“你看到有多大就是多大”到“无限”之间,总而言之没有一个多数人认可的答案,而完全依靠你偶然灵光闪现想出来的一个宇宙模型。Cornish等人的研究至少确定了宇宙尺寸的下限,它没有排除宇宙无限大的可能。
根据《自然》杂志,有人认为宇宙象一个足球,直径600亿光年。其它一些理论则认为宇宙事实上没有那么大,但它自己缠绕着自己,所以很难确定边界。Cornish对《自然》杂志表示,“原则上,地球的光线环绕着宇宙跑,所以如果我们看到40亿前年地球的情况请不要大惊小怪。”
他的研究小组于是决定在宇宙中寻找地球早期的状况。但应该看哪里呢?答案是尽量远,这意味着他们需要使用WMAP探测器分析宇宙背景微波辐射。这可以探测到宇宙形成最初期(大爆炸之后379,000年)产生的微波辐射。
如果宇宙较小,同一来源的光线将可以从不同方向到达同一个位置。该研究小组计算认为,这将产生辐射的不规则性(热点和冷点)。然而研究小组没有发现背景微波辐射中的冷点和热点。Cornish由此做出结论认为,宇宙比我们的设备所能观测到的范围要大,直径至少780亿光年。宇宙还可能更大,他希望通过进一步的研究WMPA结果修正自己的计算。宇宙的最小尺寸可能增大到900亿光年。
2.宇宙就象人心那样大。对于心胸宽广的人来说,真是天地广阔、无边无际。而对于心胸狭隘的人来说,则是针尖买芒难以立足。
3.“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,那幺要经过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,地球并不真的是什幺宇宙的中心,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。