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无限之刀锋女皇 无限的存在

无限存在(无限刀锋女王)原创多多数学网2020-04-16 10:12:48
作者:玛丽安·弗雷伯格 ， 雷切尔·托马斯
译者 ， 多多数学网翻译组成员 。
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如果我们能到达宇宙的边缘 ， 我们会看到什么？这个问题很难想象 ， 所以我们很容易得出结论 ， 宇宙没有边界 ， 所以一定是无限的 。然而 ， 这并不是必然的结论 。有些东西虽然是有限的 ， 但是没有边界 ， 比如球面 。它的面积是有限的 ， 但当我们走在这个球体上时 ， 我们永远无法碰到边界 。宇宙是有限的还是无限的 ， 目前还没有定论 ， 两种可能性都有相应的数学模型支持 。更一般地说 ， 宇宙中是否存在任何无限量是一个非常深奥的问题 。2013年4月 ， 哲学家、宇宙学家和物理学家聚集在剑桥大学 ， 就这个问题进行讨论和交流 。这次会议是宇宙哲学系列会议之一 。
我们不需要害怕无限 。
长期以来 ， 人类一直在研究无限及其与现实的关系 。“物理学对无穷大的研究始于亚里士多德 ， ”剑桥大学宇宙学家约翰·D·巴罗说 。“亚里士多德清楚地划分了两种类型的无限 。他称其中一个为潜在无限 ， 并非常乐意允许它存在于对世界的描述中 。就像一个永远到不了最后一行的列表 。自然数是一个很好的例子:1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5...这样 ， 这个清单可以一直列下去——它是无限的 。但你永远无法接近这个无限 。宇宙可能有无限的大小 ， 可能有无限的过去 ， 也可能注定有无限的生命 。但这些都是潜在无限的 ， 所以没必要害怕 。潜在无穷大更像是‘无限’的另一种说法——它们没有边界 ， 就像那个列表上的数字一样 。”
虽然大多数人都乐于接受“潜在无限”的存在 ， 但我们仍然不知道它是否真的存在 。“当我们深入宇宙时 ， 我们的视野非常有限 。因为宇宙已经存在了140亿年 ， ”开普敦大学宇宙学家乔治·埃利斯解释说 ， “宇宙中最快的速度是光速 ， 所以我们最多只能看到140亿光年之外 。有点远 ， 但基本就这样了 。我们根本没有机会看到无限 。就像从地面上的灯塔往外看一样 。我们能看到地平线 ， 却看不到更远 。在地球上 ， 我们可以飞到地球的另一边 。但是在宇宙中 ， 它的体积大到我们无法像在地球表面一样移动 。我们被卡在我们所在的这个点上 ， 所以我们只能从这个点看宇宙 ， 到达有限的距离 。”
但是 ， 尽管埃利斯提到了有限的过去 ， 宇宙经历的140亿年更像是一种修辞 ， 而不是一种明确的说法 。我们知道现在宇宙正在膨胀 ， 所以如果我们回到它膨胀的历史 ， 我们会到达一个特殊的时间点——宇宙大爆炸 。我们认为这个点就是宇宙的开始 。而物理学界公认的广义相对论和量子力学 ， 并不适用于这一刻 。目前可以用一系列理论来描述这一刻的状态 ， 但没有一个是确定的 。“一些理论认为宇宙没有开端 ， 而另一些则承认它的存在 ， ”埃利斯说 。“基本上 ， 我们只是做出有根据的猜测 。我们无法进行可以验证这些理论的实验 ， 因为我们无法获得足够的能量 。”
虽然对宇宙大爆炸时情况的描述超出了目前理论的范围 ， 但已经有一个被广泛接受的模型来描述宇宙大爆炸后不久的情况——暴胀理论 。加州大学圣克鲁斯分校教授安东尼·阿吉雷(Anthony Aguirre)认为 ， 它可以告诉我们一些关于宇宙大小的信息 。“暴胀理论认为 ， 在非常早期的阶段 ， 宇宙呈指数级膨胀 ， 因此在非常短的时间内膨胀了大约2的100次方 。在理论研究的早期 ， 人们发现膨胀理论给出了一系列暗示性的预测 。其中有些已经得到证实 ， 有些还需要实验来验证 。这让我们更加相信膨胀理论 ， 但它也有非常有趣的副作用 。”
副作用之一是宇宙不同区域的膨胀速度可能不同 。在某些区域 ， 指数膨胀很快停止 ， 产生了一个可观测的宇宙 ， 比如我们自己的区域 。而在其他区域 ， 由于宇宙组成的变化空 ， 膨胀会永远进行下去 。我们有无限的时间空 ， 不是因为我们假设时间空是无限的 ， 而是因为我们认为有一个过程自然地导致时间空的无限 ， ”阿吉雷说 。我认为这是一个非常有趣的区别 ， 因为我们可以从其他方式检测到这个过程 。“如果测试结果能让我们相信这就是宇宙的真相 ， 那么时间的无限属性空就是自洽理论的一个推论 。


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