愛因斯坦稱宇宙是沒有邊界但有一定體積的球,如何理解

2023-02-19 20:50:31 字數 4858 閱讀 3674

1樓:沒磨砂水彩筆

宇宙真大,它包容萬物,無窮無盡,而現代宇宙學理論卻指出宇宙有限而無邊,這是怎麼回事呢?

以我們日常生活的尺度來看,地球已是龐然大物,它的平均半徑約6371千米,乘飛機繞地球一圈也得幾十個小時。太陽的個頭更是大得驚人,它的肚裡可以容納130萬個地球。然而,太陽卻只是銀河系大家庭中的普通一員,銀河系裡有著千億顆像太陽這樣的恆星,要讓跑得最快的「光」橫穿銀河系,至少也得花上10萬年!

天外有天,銀河系之外海鷗數不清的像銀河系一樣龐大的天體大家庭——星系。藉助於越來越大的天文望遠鏡,我們可以看到越來越多、越來越遠的天體,目前至少已可看到100億光年之外的天體,也就是說,我們目前所能觀測到的宇宙大小至少超過100億光年!然而,我們觀測到的宇宙還知識真正宇宙的一部分,受到望遠鏡能力的限制,我們還看不到宇宙的全貌,還很難確定宇宙究竟有多大。

由此看來,我們的宇宙實在已經夠大,遠遠超出我們的想象。但如果我們把宇宙定義成物理上可以理解的時間和空間的總和,它卻並非無限大。天文觀測表明,星系和星系之間都在彼此遠離,而且距離越遠,分離速度越快。

這一現象,很像我們用力吹一個表面帶花點的氣球,氣球越吹越大時,上面的花點也彼此越離越開。現代天文學研究揭示出,我們的宇宙就很像這樣一個正在膨脹之中的氣球。既然在膨脹,反推過去就應該在遙遠的過去(至少100億年以上)縮成一點。

所以,宇宙很可能誕生於依次超級規模的「大**」,而從一個「點」中產生。雖然我們還不能確知宇宙究竟包含多少物質,但它無論在時間還是在空間上都肯定不是無限的。

但是這樣一個有限的宇宙,我們卻永遠找不到它的盡頭在**,宇宙沒有邊緣!怎麼理解這種奇怪的現象呢?還是藉助那個膨脹的氣球吧,假如我們變成一種沒有厚度的二維扁蟲,注意:

在二維扁蟲的眼中只有前後左右,而沒有上下。那麼我們在球面上無論怎麼爬,都找不到哪兒是盡頭,對於這樣一個扁蟲來說,氣球面就是有限而無邊的東西。現在回到立體世界來,由於宇宙物質的引力作用,愛因斯坦的廣義相對論已經證明,我們的三維立體世界在宇宙尺度上也是和氣球面一樣是彎曲的(很難想象是嗎,可事實如此),正因為時空的彎曲,如果我們有機會在宇宙中航行,也一樣會遇到永遠走不到盡頭的現象,這就是「宇宙無邊」最基本的涵義。

2樓:匿名使用者

要理解這,必須要知道四維時空,

在我們三維世界的裡,有球這種東西,球面是沒有邊界而有面積的,

愛因斯坦認為宇宙的形狀類似球面,只不過是三維的,三維世界的我們無法體會宇宙的形狀,但四維世界的人看我們的宇宙就像我們看球面感覺一樣。

3樓:秋楓

舉個例子,宇宙是一個氣球,你就在他的表面,他對你而言就沒有邊界

4樓:獸絲_麥圈

就像一隻螞蟻在一個籃球表面走,但它永遠也到不了盡頭。可是這個籃球是有體積的,就像宇宙一樣

5樓:匿名使用者

學習拓撲學,把空間推廣到4維,這是理解

閔可夫斯基空間的唯一途徑。不然怎麼解釋

都沒太多用。

6樓:匿名使用者

呵呵 !! 這個嘛!你可以把 我們的 三維空間想象成 2維的 平面!!我們 就在這個平面內生活。

這樣,宇宙 就相當於一個球面,沒有邊界!!!

o(∩_∩)o...

關於宇宙的資料~

7樓:匿名使用者

遠古時代,人們對宇宙結構的認識處於十分幼稚的狀態,他們通常按照自己的生活環境對宇宙的構造

璀璨的宇宙星空作出推測。在中國西周時期,生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認為,天穹像一口鍋,倒扣在平坦的大地上;後來又發展為後期蓋天說,認為大地的形狀也是拱形的。公元前7世紀,巴比倫人認為,天和地都是拱形的,大地被海洋所環繞,而其**則是高山。

古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子,大地的**則是尼羅河。古印度人想象圓盤形的大地負在幾隻大象上,而象則站在巨大的龜背上,公元前7世紀末,古希臘的泰勒斯認為,大地是浮在水面上的巨大圓盤,上面籠罩著拱形的天穹。 也有一些人認為,地球只是一隻龜上的一片甲板,而龜則是站在一個託著一個又一個的龜塔...

最早認識到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀,畢達哥拉斯從美學觀念出發,認為一切立體圖形中最美的是球形,主張天體和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為後來許多古希臘學者所繼承,但直到1519~2023年,葡萄牙的f.

麥哲倫率領探險隊完成了第一次環球航行後 ,地球是球形的觀念才最終被證實。

愛因斯坦說:人是我們稱之為宇宙的一個整體的一部分,在時間和空間上都有限的一部分。 這句話的出處?

8樓:陽霧爺

科學沒有宗教就像瘸子,宗教沒有科學就像瞎子——愛因斯坦就宗教與科學的哲學思考.

貌似是《愛因斯坦晚年文集》裡的

9樓:乜夢嵐

可以看看《愛因斯坦晚年文集》 應該是在這裡面的一句話

10樓:橡皮魔

出處還真地不知道,是ea的一句名言,至於哪時說的...你去問ea把

什麼是有限而無邊的宇宙?

11樓:易書科技

愛因斯坦發表廣義相對論後,考慮到萬有引力比電磁力弱得多,不可能在分子、原子、原子核等研究中產生重要的影響,因而他把注意力放在了天體物理上。他認為,宇宙才是廣義相對論大有用武之地的領域。

愛因斯坦2023年發表廣義相對論,2023年就提出一個建立在廣義相對論基礎上的宇宙模型。這是一個人們完全意想不到的模型。在這個模型中,宇宙的三維空間是有限無邊的,而且不隨時間變化。

以往人們認為,有限就是有邊,無限就是無邊。愛因斯坦把有限和有邊這兩個概念區分開來。

一個長方形的桌面,有確定的長和寬,也有確定的面積,因而大小是有限的。同時它有明顯的四條邊,因此是有邊的。如果有一個小甲蟲在它上面爬,無論朝哪個方向爬,都會很快到達桌面的邊緣。

所以桌面是有限有邊的二維空間。如果桌面向四面八方無限伸展,成為歐氏幾何中的平面,那麼,這個歐氏平面是無限無邊的二維空間。

我們再看一個籃球的表面,如果籃球的半徑為r,那麼球面的面積是47πr3,大小是有限的。但是,這個二維球面是無邊的。假如有一個小甲蟲在它上面爬,永遠也不會走到盡頭。

所以,籃球面是一個有限無邊的二維空間。按照宇宙學原理,在宇觀尺度上,三維空間是均勻各向同性的。愛因斯坦認為,這樣的三維空間必定是常曲率空間,也就是說空間各點的彎曲程度應該相同,即應該有相同的曲率。

由於有物質存在,四維時空應該是彎曲的。三維空間也應是彎的而不應是平的。愛因斯坦覺得,這樣的宇宙很可能是三維超球面。

三維超球面不是通常的球體,而是二維球面的推廣。通常的球體是有限有邊的,體積是3/4πr3,它的邊就是二維球面。三維超球面是有限無邊的,生活在其中的三維生物(例如我們人類就是有長、寬、高的三維生物),無論朝哪個方向前進均碰不到邊。

假如它一直朝北走,最終會從南邊走回來。

宇宙學原理還認為,三維空間的均勻各向同性是在任何時刻都保持的。愛因斯坦覺得其中最簡單的情況就是靜態宇宙,也就是說,不隨時間變化的宇宙。這樣的宇宙只要在某一時刻均勻各向同性,就永遠保持均勻各向同性。

愛因斯坦試圖在三維空間均勻各向同性、且不隨時間變化的假定下,求解廣義相對論的場方程。場方程非常複雜,而且需要知道初始條件(宇宙最初的情況)和邊界條件(宇宙邊緣處的情況)才能求解。本來,解這樣的方程是十分困難的事情,但是愛因斯坦非常聰明,他設想宇宙是有限無邊的,沒有邊自然就不需要邊界條件。

他又設想宇宙是靜態的,現在和過去都一樣,初始條件也就不需要了。再加上對稱性的限制(要求三維空間均勻各向同性),場方程就變得好解多了。但還是得不出結果。

反覆思考後,愛因斯坦終於明白了求不出解的原因:廣義相對論可以看作萬有引力定律的推廣,只包含「吸引效應」不包含「排斥效應」。而維持一個不隨時間變化的宇宙,必須有排斥效應與吸引效應相平衡才行。

這就是說,從廣義相對論場方程不可能得出「靜態」宇宙。要想得出靜態宇宙,必須修改場方程。於是他在方程中增加了一個「排斥項」,叫做宇宙項。

這樣,愛因斯坦終於計算出了一個靜態的、均勻各向同性的、有限無邊的宇宙模型。一時間大家非常興奮,科學終於告訴我們,宇宙是不隨時間變化的、是有限無邊的。看來,關於宇宙有限還是無限的爭論似乎可以畫上一個句號了。

愛因斯坦的宇宙理論是如何產生的?

一個物理問題:愛因斯坦說「宇宙空間是球型的」,而古斯說「宇宙空間是平直的」,他的理論

12樓:匿名使用者

同學,你理解的不是很準確哦,愛因斯坦的意思是空間是閉合的,你可以理解為從一個方向出發最後會回到原點,所謂球形是用二維的空間類比三維的空間,二維的閉合空間就是球形的。古斯的意思也不是說宇宙象氣球一樣,而是說它以吹氣球一樣的方式個膨脹,膨脹結果是在一定尺度上空間變為平直的了。

知識補充(用二維類比):

平直空間:平面,特徵:三角形內角和=180閉合空間:球面,特徵:三角形內角和〉180開放空間:雙曲面,特徵:三角形內角和〈180

13樓:匿名使用者

現在沒有人能證明哪個是對的!只有當兩個理論一個被推反才知道誰是對的,也許兩個人都是錯的

14樓:

很明顯大家都有厚度,所以至少平直的是確切的,不過從極限的方便考慮,如果我們認為宇宙時無限大,那表面一定無限趨近平面,話說宇宙也是有界的,不理解……

15樓:

孫衛楠說「宇宙既不是球形的,也不是平直的,從某種意義上來說接近球形,就像在籃球上一直螞蟻無論怎麼走都走不出去,這就是有限而無邊,既然走不出去怎麼知道其形狀」。

孫衛楠還說「我更傾向於宇宙是無窮維空間,不是隻有我們生活的三維和愛因斯坦「前輩」說的四維,所以宇宙是什麼形狀的,這比說起來要複雜的多,有可能複雜到我們理解不了」

最終以上的回答戰勝了別人的假設了(開玩笑)

16樓:小猴

你的理解不對,宇宙不單單是個三維的事物,它是一個四維,甚至弦理論認為是11維的事物,具體的我也不大理解 呵呵

愛因斯坦的宇宙理論是如何產生的

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