天地中的物资是有限如故无尽？许多科普书都写错了

你是否对“天地无尽大”的看法感到不成想议？无须困惑，今天我来试着帮你们齐集一下。

01 超光速，不错有

我想大众应该都知说念光速极限这个看法吧。在咱们这个天地中，任何物体的明白速率都无法跳跃光速，也便是 30 万千米每秒。这是爱因斯坦的相对论确立的基本前提。

不外，这个前纲领是说得更准确少量，其实是天地中任何能量或者信息的传播速率无法跳跃光速。也便是说，一个系统要是想要影响到另一个系统，有一个速率极限，便是光速。只须不违犯这个原则，超光速便是允许的。

在光速下，阳光从太阳到达地球平均需要 8 分 17秒

比如说，距离咱们十分远方的星系，相对于星河系的退行速率，便是向后退的速率是都备不错跳跃光速的，这并不违犯相对论，因为这种相对速率莫得传递能量或者信息，星河系和另外一个远方的星系不会产生任何影响。

位于大熊座的 GN-z11 星系是迄今赶走发现的距离地球最远的星系之一

天体裁家早就通过不雅测证据，离咱们越远的星系，相对咱们的退行速率也越快，那些退行速率照旧跳跃光速的星系，咱们恒久恒久也看不到了，因为它们发出的光恒久也不成能抵达地球。反过来也一样，星河系发出的光恒久也不成能追上这些星系。

连光都追不上，更不要说天地飞船了，也便是说你朝着天地的一个标的飞，哪怕能达到光速，也飞不到天地的至极，因为你的前线还有大都跑得比你更快的星系。这样是不是好齐集少量天地无尽大的看法？

哪怕天地飞船朝着一个标的一直飞，也恒久飞不到天地的至极

请记取，讲到这里，咱们所指的天地的大小都是空间拓扑结构上的大小，咱们所说的天地无尽大，指的是天地在空间结构上的无尽，也便是说，要是咱们朝任何一个标的飞，都碰不到规模或者不会回到起程地，那咱们就把这种情况界说为无尽。

02 可不雅天地是什么？

这里还要先容一个相等出奇想的看法，叫作念“可不雅天地”，便是“不错被咱们看到的天地”的有趣。

可不雅天地是实果真在有大小的，它的半径是 460 亿光年傍边，直径便是 920 亿光年傍边，也有说 465 和 930 的，但这个不报复，范例大到这种进度上，症结 10 亿光年不算什么。你们时常会在一些科普书或者科普视频中看到，说咱们的天地半径是 460 亿光年，指的其实是“可不雅天地”的大小。

可不雅天地的大小，直径约 930 亿光年

那这个可不雅天地的看法是若何来的呢？其实是由于光速有限变成的。

当咱们望向远方的天地深处时，咱们在空间上看得有多远，其实便是在时期上看得有多久远，这两者其实是一体两面的。比如说，少女座大星系距离咱们 250 万光年，也便是意味着，从少女座大星系发出的光，要经过 250 万年智商抵达地球，是以咱们当今看到的便是它 250 万年前的神色。通常的真理，当咱们望向一个几亿光年外的星系时，咱们看到的其实是它几亿年前的神色。

少女座大星系

咱们都知说念天地的年齿梗概是 138 亿岁，也便是说，咱们所能看到的最陈旧的光子，也不会跳跃 138 亿年前发出的。那么问题来了，既然最陈旧的光子也只好 138 亿岁，为啥可不雅天地的半径不是 138 亿光年，而是 460 亿光年呢？

因为天地在彭胀。这些光子在遨游的经由中，天地自身也在彭胀。你不错把光子假想成一个在机场的自动步说念上行走的东说念主，东说念主走过的距离要加上自动步说念明白的距离才是这个东说念主相对于不雅察者迁徙的距离。是以，咱们在夜空中看到的任何一个星系，它到咱们的距离是光子遨游的距离再加上天地自身彭胀出来的距离。

天地是彭胀的

科学家们凭据天地彭胀的速率就不错揣测出，咱们表面上能看到的最陈旧的光子，距离咱们梗概 460 亿光年，这便是可不雅天地的看法。但咱们千万不要把可不雅天地误以为通盘天地的大小，超出 460 亿光年外的星系不是不存在，仅仅它相对咱们的退行速率照旧跳跃了光速，咱们恒久恒久也不成能看到了。

03 天地只只只剩下星河系？

讲到这里，我不得不跟大众说一个很悲不雅的论断。因为咱们的天地一直在加快彭胀，是以，险些通盘的星系都在相对于咱们在加快远隔而去。那么，总有一天，哪怕是离咱们最近的星系，远隔咱们的速率也会跳跃光速，其时候要是星河系还有颖异好意思丽存在，他们看到的天地就只剩下了星河系自身。星河系便是全天地。

有时候想想，咱们能生涯在当今这样一个天地时间，亦然庆幸的，咱们还能看到一个百花绽开、千姿百态的天地。改日的颖异好意思丽就偶而有这样庆幸了。

星河系

要是你对天体裁史有少量了解，就会知说念，最早的时候，地球东说念主也觉得星河系便是全天地，自后天体裁家们发现了河外星系，才了解到天地中其实有大都个星系。而到了远方的改日，其时候的颖异好意思丽就又会回到 100 多年前东说念主类对天地的贯通了。假如东说念主类好意思丽发现的天地常识能流传到其时候，那么，满天地都是千姿百态的星系，将成为一个上古据说。

04 许多科普书都把这个写错了

讲罢了天地在空间上的大小看法，咱们来看对于天地的另外一问：天地中的物资是无尽多如故有限多的？

出奇想的是，对于这个问题，有一些着名的科普作者都会空虚。有许多科普书或者科普文章，在先容罢了当代最新的贯通是倾向于天地无尽大时，很当然地就因此扩充出，既然天地是无尽大的，那就会包含无尽多的物资，而无尽多的物资意味着，从概率的角度来说，在远方的天地深处，就势必会有一个地球的副本，有一个一模一样的你我。这个在数学上都备确立，极其出奇想的看法就出自着名科普作者格林的经典科普文章《荫藏的施行：平行天地是什么》这本书。

我不知说念大众是否能齐集刚才我说的这个“从概率的角度来说”的有趣。因为很出奇想，我岔开去多讲两句。中学学概率的时候，咱们都学过抽屉旨趣，要是有 8 个小球要放到 7 个抽屉中，势必会有一个抽屉中要放 2 个小球。

抽屉旨趣线路

地球不错行为是大都个原子的组合，只须原子的总额是有限的，那么用这些原子不错构成的不同胪列体式亦然有限的，有限的胪列体式就大约是抽屉，而天地中的物资要是是无尽多的，那就至极于有无尽多个小球要放进有限的抽屉中，势必会出现一个抽屉中不啻有一个球的情况。也便是说，地球这种原子胪列组合样式，在天地中不会只出现一次，它势必会访佛出现。

从数学上来讲，这如实是确立的。但可惜，格林在这里出现了空虚，空间上无尽大的天地并不等同于物资上也势必是无尽多的。

05 一切始于这个奇怪的点

咱们都知说念，天地降生于 138 亿年前的一次大爆炸，在大爆炸的零时期，通盘天地都包含在一个被称为奇点的相等小的空间中，它的大小还不如一个原子大。换句话说，在天地大爆炸的起原阶段，天地空间并不是平坦的，而是有着相等大的曲率，在这样一个有限的空间中，包含的物资亦然有限的。

一个物资数目上有限的天地不成能变成物资数目上无尽的天地。在资格了一次移时而荒诞的暴胀后，天地被炸成了一个在空间曲率上都备平坦的天地，以致于在拓扑结构上，变成了一个无尽大的空间结构。

天地大爆炸

然则，意志到这里，天地中到底包含了些许物资这个问题并莫得处罚。从表面上来说，因为能被咱们看到的天地空间是有限的，也便是咱们前边说的可不雅天地的大小是半径 460 亿光年的一个球体，是以，咱们恒久不成能靠天文不雅测来测定天地中物资的总量。要处罚这个问题，只可靠纯表面上的推导。换句话说，科学家们只好通过表面来推导在天地大爆炸时的奇点中，包含了些许物资。

但缺憾的是，这个问题咫尺莫得谜底，原因是，东说念主类咫尺对于形色天地的最佳表面，也便是广义相对论正好无法对奇点进行形色。

那么，天地中的物资是无尽多如故有限多的？这个问题有谜底吗？咱们下期接着聊。