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宇宙大爆炸理论表明星系正远离地球 能否认为地球就是宇宙中心?

时间:2019-07-12 11:22:47

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宇宙大爆炸理论表明星系正远离地球 能否认为地球就是宇宙中心?

宇宙应该没有一个绝对的中心,不然我们就犯了跟牛顿一样的绝对时空观的错误。在相对时空观下,宇宙没有绝对的坐标系,因此也不可能找到一个中心。至于说地球是不是宇宙的中心,那么可以这么说:从某种相对性的意义上来说,地球可以被认为是宇宙的中心。为什么这么说,我们后面详细来谈。

此外,顺便纠正一下题主的错误认识:宇宙的中心在哪里跟大爆炸论中星球都离我们越来越远没有任何关系。

关于如何理解宇宙的中心,有下面这些理论观点:

相对论时空观:宇宙是四维的,而不是三维的

因此,宇宙的中心不是我们头脑里面那种三维的中心,而是一个四维的中心,也就是说,我们必须把时间考虑在内。空间的中心好理解,时间的中心又在哪里呢?茫然了吧……

但庆幸的是相对论为我们揭示了宇宙这个四维时空并非像数学上的四维空间那样完美,相对论告诉我们的宇宙,这个四维的存在,它其中那个独特的维度——时间是与其他三个维度混在一起的!也就是说,虽然是四个维度,但是这第四个维度跟其他三个维度共进退,没办法独立存在——空间的距离就是时间的距离,在数值上他们仅仅有一个光速C的换算关系,距离来说1秒的时间距离就等于大概三十万千米的空间距离。你不能说,我不动,

好了,说到这里就透了——如此一来,在四维时空的,时间的中心应该跟空间的中心是重合的。

先推导到这里。

上图:又要搬出闵可夫斯基先生的时空光锥了。但这图所表达的意识真是太经典了。具体内涵我就不再重复了,之前回答的问题中多次作了详细的解释。

闭合宇宙理论:一个闭合球面没有绝对的中心

闭合宇宙理论认为:我们的宇宙不仅是一个四维时空,而且是一个封闭的四维时空,也就是说,从这个宇宙的任何一点出发直线运动,最终会回到回到原点。请注意,这里说的是封闭的四维时空,这实际上是在说从任何一点出发,以光速直线行进,最后会回到原来的那个地点而且时间也会回到原来那个时间。只有以光速直线运动,才是四维时空中的直线运动,任何亚光速的直线运动都不是四维时空中的真正的直线运动,这似乎说到了四维时空的根本性质上。

上图:宇宙在局部看起来像是平直的,但实际上是一个封闭的四维球体。这有点像我们以为大地是平的,但实际上大地是球面(这不用进一步科普了吧)。

上面的断言或许有些令人费解,但我们宇宙的现实就是这样的——只要以光速运动,无论运动多远的距离,对于运动物体本身都相当于是静止的瞬间。而对于相对观察者来说,此物体不过是在四维空间中“走直线”罢了。

我们无时无刻不在经历这样的事实:在每个瞬间,有无数的光子从我们身旁飞过,但这也相当于我们以光速飞过那些光子。因此我们花了无数个瞬间,以光速飞过了那些光子。因为是瞬间,所以我们没有什么感觉。记住,这种感觉就是光子飞过我们的感觉——一瞬间。如果光子里面住着人的话,他们肯定也只是把我们的世界看成一个光子,瞬间即逝……

这里可能有点跑题了,但这是理解闭合四维时空的一些假设场景,一点点小插曲,用于拓展思维。好,如果宇宙是闭合的四维时空,那么我们宇宙的中心在哪里呢?

我们可以降两维来看(降一维你可能也看不懂),

上图:一个闭合的三维空间的一种表现形式(动态投影方式),有点费解吧。

所以我们来看看一个闭合的二维空间(降两个维度,4-2=2),实际上就是一个闭合的球面(或者说一个球体的表面)。

——一个球面有中心吗?

——有!

球面上任何一点都是这个闭合二维空间的中心!

搞定!那闭合的三维空间,闭合的四维空间,都是同理。我们宇宙的任何一点都是宇宙的中心。

宇宙的中心由你自己定

这是上面推导的逻辑的推论,理论上宇宙中任何一点都是中心,就看你怎么定。但比较好的定义,是选择“观察者所在点(此处)”+“现在”作为宇宙的中心。这样宇宙就分为此处现在和远处未来两个部分。

有人会问,为什么没有远处过去的那个部分。实际上是有的,过去实际上就存在于时空的每个缝隙当中,我们的时空间不断地向内蹋缩,致使过去都塌缩到了时空的缝隙当中。但请注意,这个所谓的“蹋缩的过去”实际上是相对于每个点而言的,也就是说宇宙的任何地方都在不断地向内蹋缩。

可以这么说,我们的过去,从哲学和几何的角度来说,就是不断向内蹋缩的那个东西。要观察这一点,通过研究“黑洞”的表现就可以比较清楚地理解了。

为什么物质都在向黑洞奇点塌陷,包括光在内?因为这是我们的宇宙的真实情况,在黑洞外,其他基本力,如强力、电磁力阻止了物质向内蹋缩,但在黑洞中,没有什么能阻止这个过程,因为引力的强度打破了这种平衡。

换句话说,在黑洞旁边,我们在不断靠近黑洞的过去。而在正常的时空中,强力和电磁力等阻止了我们的身体中的物质塌陷到其各自的过去,于是质量稳定地分散于一定的空间中形成物质和体积。这就是黑洞(奇点)与宇宙中其他点的不同之处。

上图:这个动图充分示意了黑洞周围的时空向奇点塌陷的情况,一切进入视界的物质将无法返回我们的“近处”,只能不断地远离我们,无论从时间上还是空间上。

这是非常有趣的一种假设,而且似乎与相对论非常兼容。虽无法证实,但应该有助于大家理解相对论时空观,以及我们宇宙的基本构造。

总结

你大可认为宇宙的中心就是此处现在,因此以这种观点,说地球大概是宇宙的中心也没错。相对论非常适合一个没有绝对中心的时空,即一个封闭的四维时空。在这里,中心是相对的,运动也是相对的。

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