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宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了

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樓主
online_member 發表于 2019-10-10 22:04:45 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
在我上一篇的文章中,解釋了宇宙的邊界在哪里——有限且無界。它的體積有限但是沒有邊界,用專業一點的說法就是“三維閉合空間”,宇宙沒有邊界,也沒有中心,但是它體積有限

可惜的是在文章的下面還是有朋友反應沒看懂。我反思了一夜,并總結出了一套更易消化易吸收的解釋,并通過測試讓一位非專業人士成功理解了宇宙的形狀,希望今天本篇解釋也可以讓盡可能多的人看懂。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了39 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
很多認一直默認宇宙是一個氣球形,其實是不對的








只緣身在此山中

首先需要解釋的是,如果有什么生命可以直接看明白三維空間是如何閉合的,那么它一定是生存在四維空間的。什么是四維空間?四維并不是三維+時間。一維過一點可以作一條線,二維過一點可以作兩條垂直的線,三維過一點可以作三條相互垂直的線,所以四維當然就是過一點可以作四條相互垂直的線嘍。

因為我們生活在三維空間里,所以我們無法想象出過一個點如何作出四條相互垂直的線,你在紙上同樣畫不出過一個點相互垂直的三條線,所以我們是無法制作出閉合三維空間的模型的。雖然不能直觀地觀察,但是科學家依然可以發現我們身處的三維世界是彎曲的蛛絲馬跡。宇宙很大很大,空間的彎曲度特別特別小,日常生活的普通人永遠不會感覺到這些極其微小的異常。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了40 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
三維物體在二級世界的投影是一個面,四維物體在三維世界的投影就是一個體








那么作為一個普通人,要從哪里開始打開理解宇宙的突破口呢?還好我們可以用類比法幫助理解。在三維世界去理解四維才能看到的彎曲,就像在二維世界去理解三維世界才能看到的彎曲。而二維世界恰好同樣有一個“有限且無界”的東西——球面

顛覆經驗的概念

地球的面就是一個巨大的球面,當人類只能在地球表面時活動時,我們很難理解大地是彎的這個概念,這樣的人類就像是一個生存在二維平面生物,只能在前后左右移動,幾乎不能在上下移動。

所以兩千年來大多數古文明對于世界的解釋都是大地就像一個桌面。直到1946年10月24日,人類第一次用火箭把一臺攝像機送到了104公里的太空,拍到了黑白的圓形地球。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了27 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
第一張不在地表想象地球的照片








要接受大地是一個球需要勇氣,因為你必須要拋棄人類幾萬年來的一個根深蒂固的概念:上和下。在宇宙懸浮的地球是沒有上和下的概念的。只有向心和離心,所以上和下不是一個絕對的概念,當我們在地球表面走動時,上和下的方向一直都在微小地變化著。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了62 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
很多孩子還是會問:為什么地球那邊的人不會掉下去?








之所以我要強調這一點,正是因為我親愛的讀者你,如果不能領悟到“在理解進步的路上需要拋棄很多固有認識”,那么下面的閱讀將會變得困難重重。從三維到四維,我們需要拋棄更多固有觀念,如果你已經做好準備了,就請繼續向下閱讀吧。

如何用萬能膠消除圓的邊界

一個球面是如何做到沒有邊界的呢,我們可以繼續使用地球作為研究對象,因為它足夠大,而且離我們足夠近。在地球上同時到南極和北極等距的位置,有一條人為劃定的線叫赤道,它將地球分為了北半球和南半球。如果我們想象地球是只擁有表面的球面,而非一個球體,那么將地球表面從赤道切開,就可以得到兩個半球面。將這兩個半球面壓扁,就可以得到兩個圓形面。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了56 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
實際上曲面展開會變大一些,但是我不會做動畫,將就著看吧……








這兩個圓形的平面明顯是有邊界的,它們倆是“有限且有界”的平面,那么如何才能消除邊界呢,想象一下剛剛的操作……是的,先將它們彎曲,再將它倆的邊——兩條曲線相互貼合在一起,邊界就被成功消除了!對于二維世界來說,線是面的構成單位,所以它的邊界是一條線。

人的經驗是片面的

那么現在我們類比一下三維世界,三維世界空間的構成單位是什么?當然是面,所以三維空間的邊界也是一個面。就像圓形面的邊界是一條圓形的曲線一樣,三維球體的邊界就是一個球形的曲面。現在我們的目地是將這個邊界球面消除掉,那么參照上面消滅邊界線的操作,要怎么做呢?

相信你也可以把這個聽著荒誕卻又順理成章的方法說出來:準備兩個一模一樣的球體,把它的表面每一平方毫米的面積都無縫貼合起來,就可以消除邊界面了
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了50 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
理解一個彎曲的空間可以將球的表面展開至關重要








為什么我們會覺得荒誕?因為如果你有兩個球,將它們擠壓在一起,只會有很小很小的一個面可以貼合,怎么可能讓它們每一平方毫米都無縫貼合呢?要解決這個問題,我們要需要接受一個觀點——我們日常理解的空間是不全面的,是一個彎曲的整體在一個很小的區域表現出的平直

理解這個同樣需要二維平面輔助,我們一般理解的二維面是一個完全平整的面,在這個面上可以作出兩條平行線,它們永遠不會相交。可是這樣的二維平面是存在于哪里的呢?桌子上嗎?并不是,當桌子只有我們眼前這么大的時候確實是二維平面的一小部分,但是當我們制作出一個10公里長的桌子時,只要桌腿能著地那桌面就一定是彎的,這樣的桌子甚至畫不出二維平面的構成單位——直線。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了83 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
長桌宴








事實上二維平面只存在于我們的想象之中,整個宇宙中都找不到一個實體可以承載一個二維平面。而大家一直認為是特殊的二維曲面之球面反倒是宇宙中最廣泛存在的面,也就是說——你以為的慣例其實是特例,你以為的特例其實才是慣例。

同樣,當你想象兩個球體如何能夠貼合在一起的時候,是不是在腦中無意識地想象了一個由無數“前后、左右、上下”看不見的細線構成的立方體空間呢?這樣一個四四方方的理想空間其實是觀察尺度很小的時候出現的近似空間,就像平整的桌面一樣,你需要拋棄這種本質是特例的空間觀,才能接受宇宙真正的空間觀,一個彎曲的、可閉合的三維空間。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了44 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
一邊移動一邊形變,這樣的時空看上去顯得充滿彈性(圖為墜入黑洞)








你在地球上漫步時移動的軌跡,如果從二維來看無疑是直線,但是從三維來看就會發現其實是一條曲線。閉合的三維空間同樣如此,在三維空間中貨真價實的直線,在四維空間中看起來就是一條曲線。所以當你在這樣的三維空間中移動時,就會觀察到很多和理想三維空間相矛盾的現象。其中最直觀的一點是,面的形狀會隨著你的靠近而改變。(想象一下地平線在你眼中的由遠及近的樣子,線本身沒有變但是觀察結果變了)

閉合的空間之旅

前面我說到“將兩個一樣大小的球體的表面無縫貼合”,現在我給其中一個球命名為A,另一個命名為B。如果你現在身處A球體的球心,那你看到的將和我們日常看到的球體無異,你距離無縫貼合面任何一處都等距,這個貼合面看上到就是一個老實本份的球面。用二維來類比的話,你現在正在北極點,這里到赤道的每一個點都等距。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了98 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
沒有合適的圖,所以就想象一下在地球上行走吧,此時最重要的想象力








可是一但你向某一個方向移動,景色就會發生巨大變化,你背對的那部分“老實本份”的球面會向你面對的方向延展過來,你越靠近貼合面,這個面就越平。當你把臉放在貼合面邊上觀察時,你會感覺這個面看上去和球面沒有半點關系,它就像是一堵無邊無際的高墻。用二維來類比的話,你現在已經到達了赤道,此時的赤道看上去也最像直線。跨過赤道就是南半球,穿過這個面就是B球體。因為球面是二維的,所以赤道是一條線;因為空間是三維的,所以分界是一個面。

當你越過貼合面,你身后的貼合面又會像恐怖怪物的巨口一樣將你包圍,當你來到某一個位置,你會發現此時貼合面所有的點到你的距離也變得相等了,這兒就是B球體的球心,也就是二維世界的南極點。在這里,無論你選擇哪個方向,都會在同樣的時間里到達貼合面,而只要你不改變方向,越過貼合面后也一定會在同樣的時間里回到A的球心。這樣一來你就完成了一次閉合空間的旅行,向著一個方向走,最終一定會回到原點。這個過程和球面上的運動是多么驚人的一致啊,從北極點出發,無論向哪個方向,只要不轉彎,就一定會回到北極點。
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了77 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
赤道只是一個想象的線,并不存在








事實上北極點和南極點對于一個球體來說并不是什么特殊的點,它只是人為規定的兩個點而已。所以我們可以得出這樣一個結論,從球面的任意一點出發沿著一個方向運動,最終都會回到原點。也就是說,如果我將上面那個雙球空間的粘合面隱形,那么無論你在空間中的什么位置,只要你向著一個固定的方向移動,那就一定會回到出發點

這就是愛因斯坦告訴我們的宇宙模型,一個閉合的,有限的,卻沒有邊界的宇宙

現在我們再看看題目中的“宇宙的外面有什么”,其實這個問題是一個錯誤的問法,我們的宇宙沒有“外面”的概念。這個問題就好像問《西游記》中,悟空一個筋斗到了天空的盡頭,那里有五根支撐天的柱子(當然我們知道其實是假的,笑),那柱子外面是什么呢?每一個現代人都能明白,難怪他會被如來佛祖捉住,一定是翻回原地了……
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了81 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939
現在還是有人不相信世界不是個盤子








我們的宇宙空間和眾多星辰在一起,它們是一體的,這里就是全部的空間了,不存在更遙遠的地方。其實我們需要在觀念上接受一件事——這個宇宙的一切本來就是有限的。那讓我心心念念的“遠方”本來就只存在于幻想中而已。我們習慣于幻想無窮廣闊的空間,是因為宇宙實在是太大了,大得和無窮幾乎沒有什么區別;但是無論它有多大,我們都必須要記住,無限終究不存在。

雖然愛因斯坦告訴我們只要一直向一個方向運動,就會回到起點,但是這可以是永遠無法完成的幻想了,因為觀測顯示,我們的宇宙膨脹的速度比光速還快,人類注定無法完成穿越星辰回到起點,繞宇宙航行一周的夢想了。這不禁讓人心中泛起一股淡淡的愁悵……

渺小的人類參透了偉大宇宙的秘密,卻注定要被困在這孤島上直到永遠……
宇宙的中心在哪里,外面有什么?是時候解開你多年的困惑了96 / 作者:愛上阿南 / 帖子ID:54410,213939







這一篇的內容就到這里啦,你有沒有什么從小到現在都一直很困惑的問題呢?可以把你的問題寫在下面的評論區,酋知魚或許就會在下一篇文章中為你解答呦!咱們下一篇再見!


原文地址:今日頭條
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沙發
online_member 發表于 2019-10-10 22:05:27 | 只看該作者
#科學有意思# 再一次,突破想象!是時候理解宇宙是一個四維球體的現實了
板凳
online_member 發表于 2019-10-10 22:06:13 | 只看該作者
又像看懂了,又像不懂。本來是個園,怎么怎么著就彎曲了?不是說地球吧,是指宇宙空間嗎?從地平線一直走下去回歸到了原點,是因為“只緣身在此山中”還是人太小的問題,還有就是人只屬于三維世界的。四維是啥概念!是指宇宙空間可以無線扭曲嗎?那如果真這樣,確實是有限的。但有限之外還有無數個像這樣的有限吧!也許在某個點又粘連了,只是我們太小等不到,那就叫穿越吧[靈光一閃][偷笑]
看我這通胡思亂想,還很正兒八經呢[偷笑],腦洞太小,標準地球人小腦洞[呲牙]
地板
online_member 發表于 2019-10-10 22:06:46 | 只看該作者
不能環繞宇宙,說明,我們的科技還沒到可以環繞的時候,1000年前,誰也不知道地球的盡頭,誰也沒見過飛機,誰也沒看過電燈,誰也沒看過電視,以為地球是無窮大的,隨著科技的發展,現在也知道地球是圓形的了,也能環繞了,所以,我相信,隨著科技的發展,環繞宇宙只是時間的問題,
5#
online_member 發表于 2019-10-10 22:07:14 | 只看該作者
繼續思考:一個閉合的,有限的,卻沒有邊界的宇宙是如何膨脹的呢?是什么在容納它的膨脹?或者只是局部的擠壓拉扯或內部翻滾?
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