cn521 发表于 2023-8-5 11:35:13

宇宙为什么没有边界?

无边无际,为什么?宇宙问题。宇宙。

qijian 发表于 2023-8-5 11:35:24

怎么说呢,宇宙学原理现在作为宇宙学的公理而存在。 宇宙学原理说宇宙在大尺度上是均匀各向同性的。如果宇宙的拓扑结构存在边界,就会破坏均匀性这个假设。比如说,在一个方向有一条类空曲线,当遇到边界时,这条曲线无法继续延伸,于是空间的平移不变性就被破坏了。当然,边界对空间均匀性的破坏,绝不仅仅只在边界附近的范围,边界的存在会导致整个宇宙的空间均匀性不复存在。这是因为,由于物理上不存在超距作用,所以引力效应在距离边界近的地方与距离边界远的地方,必然是不同的。当然这是比较通俗的说明,严格地说,当我们从数学上定义了什么叫空间均匀性,什么叫各向同性,那么存在一个定理,保证宇宙的连通部分具有最大对称性。
因此宇宙的结构只能是,宇宙自身就是作为一个边界(连通的又具有最大对称性的流形只能是这样)。然后边界的边界等于0,这是同调代数里面的基本结论。可见宇宙的边界是0,也就是没有边界。
(备注:严格地说,这里的边界指的是空间部分的边界。我们说宇宙是边界,是指宇宙的空间部分,作为流形,与另一个带边流形的边界同构。)

jiepai9 发表于 2023-8-5 11:36:09

我感觉是无界,另外我还感觉目前猜到的可观测宇宙也只是这宇宙一丁点小部分。
关键是有效利用的观测手段面对这个宇宙来说观测范围也就有限那么大。就像圆规笔,你掰到头也就能画出那么大的圆,中心点就是地球观测设备的点为起点。范围就是观测办法的极限+推算。
这个宇宙的存在对于我们来说永远是个问号。人类肯定会灭绝。在这个宇宙里留下个石头啥的标记上人类曾经存在过并且到此一游。就完活。

woaiyan 发表于 2023-8-5 11:36:57

如果宇宙有边界,那么边界外是什么?
边界外的东西应该也有边界吧,那么边界外的边界外又是什么?

如果觉得宇宙是有边界的,那就必须解开这个谜题。


yy8yy 发表于 2023-8-5 11:37:19

也许有边界呢,只是你观测不到,也到不了那里。例如,对于黑洞内的观测者,黑洞的事件视界就相当于一种边界,因为你无法穿过它。但对于黑洞内的观测者,这个视界存在于你的过去,你回不到过去,所以你就再也无法靠近这个边界并穿过去了。由于宇宙是膨胀的,所以宇宙中也有类似于黑洞的视界,你即使是光,也无法到达那里并穿过它。有人会说,那只是视界,并非边界,那什么才叫边界?不同性质的两部分的分界处,都可叫做边界的话,例如国界、地界、一个铁桶的桶壁等等,那么黑洞的视界满足这一定义。除了视界外,还有另一种边界,比如维度的边界,假如存在二维的生物,那么它不会感到它的二维面有边界,但是我们作为三维生物很清楚二维面的边界在哪里。我们的三维宇宙如界是四维空间中的一张3维面,那么四维的生物也会很容易知道我们宇宙的边界在哪里,只是我们这种三维生物蒙在鼓里而已。

jik1756 发表于 2023-8-5 11:37:24

严谨的说法是,可观测宇宙内没有发现宇宙的边界,不排除可观测宇宙之外有边界这种东西。但是,宇宙有边界是一件很奇怪的事情,因为这涉及到边界条件的问题。想象有一个粒子传播到所谓的边界,它会如何运动呢?直接湮灭?还是反射?还是从另一头的边界冒出来?前两种显然破坏动量守恒,第三种又太过魔幻。除非有非常合理的动机,否则宇宙学家们不会假设这么奇怪的东西。
宇宙学家们只会把有切实证据或有强烈动机的概念引入当前的宇宙学理论。天文观测显示,宇宙在极大尺度上是均匀各向同性的。所以宇宙学家们用均匀各向同性的几何(称为FRW度规)来描述我们的宇宙。比如四维球的三维表面,比如负曲率的三维马鞍面,再比如无限延展的平坦空间。第一种是有限而无边界的宇宙,后两种是无限无边界的宇宙。原则上可以通过检测空间曲率来区分它们,但目前的天文观测精度还不够,无法确认我们的宇宙究竟被哪种几何描述。



均匀各向同性的二维几何举例,三维球的二维表面(上),负曲率的二维马鞍面(中),无限延展的二维平面(下),现代宇宙学理论认为宇宙的几何是它们的三维版本。
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