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66662天前
果宇宙没有边缘,它还能是有限的吗?日常里有限总让人想到某种界限,操场馅饼手机电量。可在宇宙里,有限与无限的概念要微妙得多,而无限也不必意味着永远越界。宇宙可能以一种难以想象的方式,体积有限,却没有可抵达的尽头。我们对大爆炸发生地点的理解,关键是区分大小与边界。一个对象可以是有限且无边的,地球表面就是绝佳例子,面积有限,但你直线行走不会掉下去,因为它会自恰的回绕地球的2D表面,嵌在3D空间里。想象宇宙是它的3D版本,但不嵌在更大空间中。数学与物理中,这类无边但有限的结构称为闭合流形。最简单的例子之一是三维环冕,朝任意方向走直线,最终会回到起点,没有墙这像老式游戏,左边进屏,右边出屏。我们的宇宙就是这样吗?有可能但尚无定论。Planck需寻找CMB中可能的重复拼接,某些图案会神秘对齐,目前没有确证。这意味着即便宇宙是闭合的,也大于我们的可见宇宙,从我们的视角几乎与无限难以区分。可观测宇宙不等于全部宇宙,它只是光来得及抵达的那一球壳,约向各个方向460亿光年。宇宙或继续平直,或弯曲或有限,或无限我们尚未知。若宇宙是有限而闭合的,他不是在空屋里爆开,而是在一个自洽的小空间里整体伸展,并无中央点,只有一个随时间增长的尺度因子。曲率上有限,但平直也能有限,如3-torus几何,平直拓扑卷绕形成有限。不只有几何,这对模型有深远影响。若空间有限并回绕,光子粒子甚至引力波,可能多次环形,在天图上留下重复印记或相关对齐,目前尚无铁证。哲学与科学上,有限宇宙对物质能量总量,乃至文明可能的最大数目,都会加上上限。即使宇宙有限,也永远到不了尽头,这改变了我们在宇宙中的位置感。无边即无心,大爆炸在这整个小宇宙中处处发生。 可观测宇宙并非全部宇宙,它只是真相的一小部分。可观测宇宙是我们今天能看到的一切,恒星星系星云类星体,向各项延伸约460亿光年。这只意味着我们视线的几何中心,不代表宇宙的中心。我们为何有天花板,因为宇宙年龄约138亿年,而且自发光以来,那些光源现在距离我们远大于138亿光年,世界落在约460亿光年。但每个观察者都有自己的可观测球泡,若你在10亿光年外的星系,它的可观测宇宙以它为中心,包含我们看不到的区域。所有观察者都有自己的可观测宇宙,像更大泡沫里的重叠小泡,这正契合宇宙学原理。可观测宇宙不是存在的边界,地平线之外,可能繁盛着星系暗物质与奇异现象,他们的光来不及抵达我们。更糟的
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