題:
宇宙如何無限?
harogaston
2014-04-23 06:50:51 UTC
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我從著名的天體物理學家那裡聽說,我們還不知道宇宙是否無限。關於大爆炸理論,這怎麼可能被接受(因為他們都同意)?當他們說宇宙可能無限時,他們是在指其他宇宙的存在嗎?

請澄清:您為什麼認為大爆炸理論和無限宇宙在某種程度上是不相容的?您是否在想像無限的宇宙無法擴展?或者是別的什麼?
我的意思是,即使它能夠擴展,如果一切起源於大爆炸,那麼該空間又如何在有限的時間內變成無限-宇宙的年齡。
評論不作進一步討論;此對話已[移至聊天](http://chat.stackexchange.com/rooms/41169/discussion-on-question-by-harogaston-how-can-the-universe-be-infinite)。
五 答案:
Stan Liou
2014-04-23 07:28:46 UTC
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我的意思是,即使它能夠擴展,如果一切起源於大爆炸,那麼該空間又如何在有限的時間內變成無限-宇宙的年齡。

在大爆炸的標準ΛCDM模型中,宇宙是無限的,並且總是。大爆炸奇點發生在所有地方,在時間上追溯得足夠遠,密度在每個地方都發散到無窮大。

但這只是一個特殊的模型-它假設宇宙在空間上是平坦的,並且在整體上是同質的和各向同性的。存在一些擴展模型,其中不是完全平坦的,即使它仍然是均質且各向同性的(如果曲率甚至略為正),也可以是有限的。當然,我們實際上並沒有知道它的同質性和各向同性是否比我們實際看到的要大得多。


需要澄清的是:


要闡明:ΛCDM模型使用的假設是廣義相對論在空間上平坦的 FLRW解,其中空間是歐幾里得$ 3 $空間歐幾里得$ 3 $空間是唯一的 flat 均勻且各向同性的$ 3 $流形,因此在不違反那些建模假設中的至少一個前提下,沒有使其有限的方法(例如,平坦的圓環可以具有相同的度量形式,但不會是全局各向同性的。

我看不到這個模型如何暗示宇宙是無限的。從您引用的維基百科頁面中摘錄:“該模型包括一個起源事件,即“大爆炸”,這不是爆炸,而是突然出現的時空擴展。立刻(在10-29秒之內),然後以1027或更大的倍數乘以倍數膨脹空間,這被稱為宇宙膨脹。“膨脹時空”對我來說似乎不是無限的。我並不是在暗示您是錯的,但是我理解的與那篇文章有所不同。
@harogaston:“擴展時空”對有限性或無限性一無所知,但是我編輯了答案,指出了模型的特定部分,該部分暗示了宇宙是無限的(*如果*我們將模型更實際地理解為是合理的, ,無論如何)。
@Stan,當您說到BB奇異點無處不在時,您是說存在無限數量的BB奇異點,每點奇異點一次嗎?
@mick不,因為將奇點視為必然是點狀是不合適的。如果您在板材上切出一個洞,將其視為無限多個洞是沒有用的,尤其是因為通常無論如何都無法“填補”“缺失的一塊”。 GTR中的奇異之處甚至更多。
宇宙(或多重宇宙)的年齡不一定是有限的,儘管邏輯上的考慮要求,空間的任何漸近指數擴展(稱為膨脹)都必須在相反的方向之間保持平衡,以使它既是過去又是永恆的。未來,從而賦予它無限的時代。這在諸如阿奎爾(Aguirre)和格拉頓(Gratton)的“穩定狀態永恆膨脹”和尼古德·J·波普勞斯基(Nikodem J. Poplawski)的“扭轉宇宙學”等宇宙學中都有描述。 Poplawski有許多相關論文(可在Arxiv網站上免費獲得),撰寫於2010年至2020年之間。
我必須補充一點,波普洛夫斯基(Poplawski)在他的早期論文中將他的宇宙學稱為“宇宙通貨膨脹的另一種選擇”:但是,通常認為它是通貨膨脹的一種形式,與基於1980年的早期通貨膨脹形式不同。假設的標量場。
Asher
2015-01-16 02:30:47 UTC
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我認為,宇宙大爆炸奇異性和無限宇宙這兩個概念之間產生混淆的根源是對宇宙開始最初是有限擴展的誤解。這種誤解很容易源於使用早期邏輯和不適用於早期宇宙的數字進行類比。例如,我聽說有人說,在大爆炸之後不久,整個可觀察的宇宙就是一個葡萄柚的大小,但是這種解釋忽略了提及葡萄柚那時​​會更大。

問題是空間是我們可以測量物體多大但空間擴展的地方,所以即使相隔兩個物體都沒有移入,距當前一定距離的物體也已經很久了。正常意義上。打個比方,以幫助說明這種效果:

您和我正站在一個荒誕的大氣球上。您放下一個量尺,在氣球的兩端做一個記號,我們每個人站在一個記號上,現在相距一米。然後我打開泵,開始給氣球充氣。當氣球膨脹時,表面伸展開來,當我們不“移動”(例如,彼此離開)時,我和你似乎彼此越來越遠。根據氣球表面上的標記,我們仍然相距一米,但是根據您手中的米棒(未膨脹),距離要大於該距離。

請注意,儘管我稱氣球為“荒謬的”,但它可能是無限大的,並且行為方式仍然相同。我指出這一點是因為我在對其他答案的評論中看到,您看不到空間既可以是無限的又是擴展的-如果空間正在擴展,那麼它以前一定是有限的。那是不正確的:實際上,因為無窮大就是無窮大的性質,所以無限大的東西總會變大,因為根據定義其大小沒有上限。

還請注意,如果您以相反的方式記錄了較早的類比,則似乎空間正在縮小,使得我們之間的幾米距離隨著時間的推移而減小到一米。如果您繼續以這種方式縮小宇宙,那麼最終我們之間的距離將變為。而且,如果將其應用於場景中無限地分佈在氣球上的人,那麼當氣球放氣時,所有人都會更加靠近,直到任何兩個人之間的距離都為零...至少在理論上,因為真實人有大小。能量和空間沒有大小,因此在“大爆炸”點上,空間仍然是無限的(因為無限/無界的空間無法縮小為有限/有界的),但是空間中任意兩點之間的距離為零

因此,如果您能回到時光倒流的世界大爆炸,您會看到無限的能量海洋,因為所有能量都是“肩對肩”的(無限密集),但能量迅速膨脹(因此冷卻)到可以形成基本粒子的程度,然後再形成物質和分子。當然,由於您的大小取決於空間的度量標準,因此不一定看起來空間在擴展,而就像能量和物質在冷卻一樣。實際上,我們仍然將其視為來自遙遠光源的紅移的空間擴展效應:光“冷卻”或沿途損失能量,因為它在穿越太空的過程中被拉長了。

當您寫“那時葡萄柚會大得多”時,您的意思是“較小”嗎?
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我理解您的意思,但是語言模棱兩可-我當時在想,如果我們今天有一個葡萄柚又回味時光,那麼葡萄柚會縮水。例如,如果銀河系跨度為10厘米,則葡萄柚的尺寸將為〜$ 10 ^ {-22} $ cm,即小得多。
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LDC3
2014-04-23 06:55:39 UTC
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眾所周知,我們在望遠鏡中可以看到的宇宙小於整個宇宙。由於我們看不到視覺範圍之外的東西,因此無法確定宇宙是無限的還是無限的。

抱歉,沒有回答我的問題。即使我們看不到可觀測的宇宙之外,如果一切都起源於大爆炸,那麼該空間又如何在有限的時間內變成無限-宇宙的年齡。
@harogaston我認為這已在其他答案中得到了回答,但您是對的。有限的空間不能無限。為了使無限宇宙模型起作用,大爆炸本身將在無限空間中發生。我們不知道是不是這種情況,但這是在研究此問題的人中流行的模型。
Krishna Kumar Kowshik
2018-07-24 17:25:01 UTC
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“如何”宇宙是無限的?因此,我推斷必須有某種“過程”才能使其無限化。

空間可以自身存在而沒有任何東西。真空,星際空間,在大型結構圖中看到的巨大空隙就是例子。

這意味著無論宇宙擴展到什麼程度,空間都不會像原子一樣分裂。可以說它沒有彈性模量。也許可以以此為前提來解釋無限宇宙的存在。

或者,宇宙拓撲學的理論與我們對宇宙物質密度的預測非常接近1非常吻合,這表明到永遠擴展的宇宙。 (請參見 http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013

在有限時間內不能無限,因為時間就是空間,而且時間越多或更少相同。它們是一個稱為時空的實體。

aliential
2018-07-25 15:52:56 UTC
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如果哈勃看到一個路標標明:“請不要超出這一點,這就是宇宙的邊緣。”甚至是牆壁或欄杆。

宇宙如何無限?無限大小,無限年齡,無限小的量子構造?我們對無窮大的主要問題是它無視人類的理解。

球形和圓形方程遍及整個宇宙:恆星,CMB,行星和月球軌道,原子,光子,Pi,它們都可以使用正弦餘弦方程。旋轉是無限的。 Pi和正弦餘弦是無限的。

如果宇宙是由無限的數學函數組成的,為什麼它不是無限的呢?

空間有幾個角度?無窮。一個星系會旋轉多久?永恆。角動量圓繼續出現。旋轉是無限的。

為什麼對無限大或無限小空間有空間限制?因為它違背了人類的理解?這還不夠好。

已知宇宙中的所有事物都取決於無限的數學原理,數是無限的,角度是無限的,通常正弦餘弦,線性,圓形和球形物體具有無限的轉角。

mandelbrot集是無限的。這是一個比宇宙對像簡單得多的方程式,它是無限的。因此,我鼓勵您學習曼德爾博洛特並問自己:這怎麼可能無限?然後,您將有一些優勢將這項研究應用於宇宙對象。

有一個奇怪的東西橋接著宇宙中無限大和小的物體:黑洞奇異點幾乎完全由正弦餘弦數學描述組成,但它們在貨幣大小的空間中保留了數百萬個太陽原子或CD或納米,都位於正弦餘弦盤中,這是一種重達數十億顆恆星的圓形現象。如果太陽可以裝進籃球,甚至可以裝進原子中,那麼我們如何判斷究竟是大是小?如果大事物重生為很小,然後又長大為大,那就像是生命的循環,這意味著您是宇宙的中心,這是一種美好的感覺。與您相比,原子和星星無所謂。



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