宇宙到底有没有边际啊？

Question

如果有，外面又是什么？如果没有，这无边无际怎么理解啊？

Answer 1

宇宙膨胀过程是引力与膨胀初速度之争，谁胜谁负取决于宇宙物质密
度。
如果宇宙物质密度￡某一临界密度（根据现有的对膨胀速率的观测，
临界密度约为 5×10-30 克/厘米3），将没有足够的引力阻止膨胀，
宇宙膨胀永无止境，这一情形下，我们称宇宙的膨胀是开放的（开宇
宙）；如果宇宙物质密度>临界密度，巨大的引力会使得膨胀最终停止
并接下来收缩，在这一情形下称宇宙的膨胀是封闭的（闭宇宙）。
这看起来就象我们按照牛顿理论发射飞行器一样，如果给的初速度足
够大，飞行器将摆脱地球的引力成为星际飞船，而如果初速度不够，
飞行器会最终掉下来。但在讨论宇宙的膨胀时有一个重要的差异。按
照广以相对论，封闭式膨胀的宇宙在质量上和尺度上必定是有限的
（宇宙空间是正曲率的），而开放式膨胀的宇宙在质量上和尺度上必
定是无限的（宇宙空间是零曲率或负曲率的）。 因此，讨论宇宙可能
的演化结局与讨论宇宙的有限或无限是完全等价的！

宇宙到底是有限的或无限的？这是个诗人爱遐想，哲学家爱沉思的问
题。有些人认为宇宙的无限性是先验的真理，有限宇宙的观念不能为
常识所接受。持这种观点者对有限宇宙提出的非议经常是："宇宙的边
缘在哪里？""边缘之外又是什么？"等等。这是因为他们的困惑来源于
错误地用平坦空间的观念来思索一个弯曲的空间。当他们能改正过
来，习惯于用弯曲空间的观念来考察弯曲空间，那么他们所有莫解的
疑问都会自动消失。事实上，宇宙是有限还是无限的实实在在是一个
物理问题。有许多可实测的量，能对此作明确的判断。可惜的是，它
们至今被测定得不够准确。但有理由相信，我们在比诗人和哲学家更
可靠地逼近真理。 根据广以相对论框架下的宇宙膨胀动力学方程，宇
宙学家发展了三种判断有限还是无限也即推断其演化结局的方法：

a) 以密度为判据
b) 以膨胀的减速参量为判据
c) 以宇宙年龄为判据

由于目前为止还不能在宇宙的两种可能结局间作出判断，我们不妨都
看一看：

a) 开宇宙（可能性比较大些）

随着恒星不断从气体中诞生，气体越来越少，直至无法再形成新的恒
星。

1014年后，恒星全部失去光辉，宇宙变暗，星系核处黑洞不断变大。

1017－1018年后，只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星。恒星
中质子开始变得不稳定。

1024年后，质子开始衰变成光子和各种轻子。

1032年后，衰变过程结束，宇宙中只剩下光子、轻子和大黑洞。

10100年后，黑洞完全蒸发，可称为世界末日。

b) 闭宇宙

膨胀停止的早晚取决于宇宙物质密度的大小。

假设物质密度是临界密度的2倍，这膨胀过程经过约500亿年后停止，
宇宙半径比现在大一倍。

一旦自引力占上风，宇宙开始收缩，收缩过程几乎正好是膨胀过程的
反演，1000亿年后重新回复到大爆炸发生时的极高密度和极高温度状
态。且收缩过程越来越块，最后称为"大暴缩"。

闭宇宙的结局似乎比开宇宙差得多，但我们不必杞人忧天。

到这里为止，本文开头提出的三个问题，除了第一个尚需更高精度的
观测外，都可作出较明确的回答：宇宙没有中心没有边，不管它是有
限的还是无限的；宇宙在时间上有一个开端，有没终结则要看其密度
而定。

Answer 2

宇宙的词条里解释的很清楚，一定要分哲学宇宙和科学宇宙。科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统，或指本爆炸系宇宙。哲学宇宙指的是无限多样，永恒发展的物质世界，“六合之外存而不论”，连本爆炸系宇宙的边缘都搞不清，就去讨论哲学宇宙的边缘，根本就没意义。
按霍金的想象，本爆炸系宇宙是三维空间加上时间构成四维膨胀的球，是个动态的有限无边四维球形，在三维空间上是没边缘的，处处是中心、处处是边缘。当然只是个设想的模型，没法证明。
还是按平常的空间观去讨论它吧，从大爆炸到现在光走的最远的地方就是宇宙的边缘，是动态的，明天的边缘比今天的大。把大爆炸前的宇宙当成一个巨大质量的黑洞，那么必定有一个视界（参考黑洞的词条），视界外是更大的空间，应该另有物质，视界内是真空和黑洞（由于黑洞本身还是个迷，我所说的也仅仅是想象）。那么经过140亿年光速的膨胀是否到了当初的视界了呢？科学家还没对此讨论说明。如果膨胀还没达到视界，那么边缘外还是真空，宇宙本身也不能确定是宙开放型、平坦型、封闭型。如果宇宙目前已膨胀到视界之外，那么边缘外是本爆炸系外的物质了，宇宙本身也基本是“开放型”的了。
说白了，科学家目前还无法计算宇宙的密度和总质量，也没办法计算当初的“视界”，只是认为属“封闭型 ”的可能性很小，那么边缘外可能是真空，但更远处应该是另有物质。
大爆炸那瞬间，科学家对此讨论的很少，各持已见，好象从没看到有人讨论它的“视界”问题，难道大爆炸几秒钟之内就把物质推到了“视界”之外？只有天知道~
不过所有边缘外都是没法证明的，因为我们也是宇宙的一部份，去不了边缘外，“六合之外存而不论”，说多了徒增争吵。所以还是霍金等聪明，空间时间随大爆炸而产生，既没宇宙之外，又没爆炸之前，一句话就全回避光了~

Answer 3

唯物论认为宇宙是没有边际的；鉴于人类本身文明程度，以及没有办法用光学器件观察到100亿光年以外的东西，所以也无法证明，所以要靠年轻人你去探索发现了！！

Answer 4

根据爱因斯坦的狭义相对论，宇宙是有边无界的即宇宙是有限无界的，
但同时爱因斯坦还说过，某些地方是我们的想像无法到达的，但至少部分是可以达到的.....
这个问题不是这个时代，所能回答的，也不是哲学所能回答的，一个问题的答案往往依赖于各个学科的发展进步，才会得到解决....当然时间是个最大的问题....可能时间过完了还没有最终的答案...
有些问题是不需要答案，也没有答案.....越思考，就会越痛苦...

Answer 5

十万个冷知识