📍 😁 🤱🏽 从原理上讲，我们还能从中学到什么？ 🔝 🏆 💅🏾

我是一位宇宙学家，在演讲之后，我最经常听到这样的问题：宇宙之外是什么？我们的宇宙将扩展成什么？它会永远扩展吗？这些是自然的问题。但是还有一个更深层次的问题。实际上，我们想了解以下内容：我们的知识是否有局限性？有科学的界限吗？

答案当然是-我们事先不知道。除非我们设法克服知识的界限，否则我们将不知道知识的界限是否存在。到目前为止，还没有观察到它们的迹象。有障碍，但都是暂时的。有人告诉我：“我们永远不会知道宇宙是如何开始的。我们永远不会知道大爆炸之前发生了什么。”这些陈述表明了一个非凡的自负，我们可以事先知道所有无法找到的清单。这不仅是不合理的，而且还没有被尚未达到上述限制的整个科学史所证实。在宇宙学方面，我们的知识得到了增加，这是50年前没有人能想到的。

我们看不到无限，我们的视野被限制为453亿光年。但这并不妨碍我们理解自然规律。

不能说自然不会对观察到的东西以及我们如何观察到任何东西施加限制。例如，海森堡不确定性原理限制了我们对粒子运动的了解，光速限制了我们视野的范围或在给定时间内可以传播的路径的长度。但是这些限制只代表我们看不到的东西，而不代表我们不认识的东西。不确定性原理并不能阻止对量子力学，原子或虚拟粒子行为的理解，尽管它们不可见，但仍然存在。

对宇宙膨胀的观察意味着有一个开始，因为如果您回溯到过去，那么在过去的某个时候，可观察到的宇宙中的所有东西都会集中在一个点上。在这一被称为“大爆炸”的时刻，我们所知道的物理学定律不再起作用，因为描述重力的GR无法与描述微观尺度上的物理学的量子力学集成。但是大多数科学家并不认为这是知识的基本障碍，因为广义相对论可能会成为一致的量子理论的一部分。弦理论是朝着这个方向不断努力的方向之一。

有了这样的理论，我们也许能够回答大爆炸之前发生的事情。最简单的答案都是最不令人满意的。 SRT和GRT将空间和时间连接成一个实体：时空。如果在大爆炸期间创造了空间，那么也许也是时间。在这种情况下，没有“之前”。这个问题是不正确的。当然，这不是唯一可能的答案，我们需要等待引力的量子理论及其实验确认，然后才能对我们的答案充满信心。

另一个问题是，在空间意义上，我们是否可以知道宇宙之外的事物。我们宇宙的边界是什么？我们可以尝试猜测答案。如果我们的时空自发出现（正如我在上一本书中所论证的那样，“从无到有的宇宙”似乎很有可能），那么它的总能量就是零。物质所代表的能量被重力场所代表的能量所补偿。换句话说，某事可能是一无所有如果某事等于零。目前，人们相信总能量为零的宇宙是封闭的。这样的宇宙是有限的，但没有边界。正如您可以在不遇到任何边界的情况下永远穿越球体的表面一样，您可能可以在宇宙中移动。如果您朝一个方向看够远，您会看到我们的颈背。

实际上，这是不可能的，因为可观察的宇宙只是更大体积的一部分。这是由于通货膨胀现象。大多数自发出现的微观大小的宇宙将在微观时间内重新塌陷，并且不会存在数十亿年。但是在某些情况下，空白空间将被赋予能量，这将导致宇宙至少在一段时间内以指数速度膨胀。人们认为，通货膨胀时期发生在大爆炸爆发的最初时刻，并防止了宇宙的崩溃。在此过程中，宇宙膨胀得如此之大，以至于实际上它看上去平坦而无尽-就像堪萨斯州的玉米田看上去无尽一样，尽管它位于一个巨大的地球上。因此，我们看不到我们的背影，直视太空，尽管我们的宇宙可能是最大规模的封闭。原则上，等待了足够长的时间，我们可以一起看到所有事物，除非通货膨胀在我们可观察的宇宙中恢复，并且不会在我们其他人无法进入的宇宙的其他区域出现。

关于到目前为止（或永远）我们看不见的地区可能经历通货膨胀的可能性，目前的理论认为这种情况最有可能发生。如果我们将“我们的宇宙”一词与我们有联系或某天将有联系的空间区域联系起来，那么该区域之外的通货膨胀将继续创造其他宇宙。在我们地区，通货膨胀可能是短暂的，但剩余空间会成倍地永远膨胀，在此过程中，像我们这样的孤立地区有时会脱离膨胀，因为如果温度降至冰点以下，孤立的冰区会在快速流动的水表面形成。每个这样的宇宙都会有一个开始，在这片空间中通货膨胀的结束表明了这一点。在这种情况下，我们宇宙的开始可能与时间的开始不一致-这是另一个怀疑大爆炸是知识限制的原因。

碰撞星系。这样的现象有一天将停止，遥远的未来的观察者可能永远不知道我们的宇宙曾经有多动态。

根据迫使宇宙从背景空间萌芽的过程，其中的物理定律可能会有所不同。我们决定将此可能的宇宙集合称为“多重宇宙”。多元宇宙的概念已在科学界扎根，这不仅是因为它受到通货膨胀的启发，而且还因为存在许多不同宇宙的可能性，每个宇宙都有其自身的物理定律，乍一看可以解释我们宇宙的不同基本参数。这些参数只是在宇宙诞生期间随机出现的值。

如果存在其他宇宙，则它们与我们之间的距离很远，以极高的速度移动，因此无法直接检测到它们。这是否意味着多元宇宙仅仅是形而上学？对多重宇宙的存在的确认是我们知识的基本前沿吗？不一定。尽管我们可能看不到另一个宇宙，但我们可以检验导致其出现的理论，例如，观察通货膨胀产生的引力波。这将使我们能够测试通货膨胀的性质，从而导致了我们宇宙的出现。这些波与LIGO检测器最近检测到的波相似，但源不同。它们不是来自像遥远星系中的黑洞碰撞之类的大灾难，而是来自大爆炸的最早时期，即所谓的通货膨胀时期。如果可以直接检测到它们（在不同的实验中可能会发现这些爆炸波在宇宙大爆炸中遗留下来的痕迹中的痕迹），那么我们可以研究膨胀的物理学，并确定无限膨胀是否是这种物理学的结果。因此，即使不直接观察，我们也可以直接验证其他宇宙的存在。

总的来说，我们发现，如果我们明智地解决它们，即使是最深层的形而上学问题，包括其他宇宙的存在（以前在经验上也不可能存在）也可以得到验证。到目前为止，我们尚无法通过结合逻辑和实验观察来发现什么。

一个无国界的宇宙吸引了我们，并鼓励我们继续寻找。但是我们可以确定我们永远不会遇到任何知识界限吗？不完全是

通货膨胀对认知（特别是对过去的认知）施加了基本限制。它使宇宙无效，破坏了有关先前动态过程的所有信息。膨胀期间空间的快速膨胀大大稀释了任何区域的内含物。因此，例如，她可以消除磁性单极子，粒子的痕迹，根据理论，在早期的宇宙中，磁性单极子应该大量出现。这是通货膨胀的第一个优点-理论的和解，这意味着这些粒子很多，而今天却不存在。但是通货膨胀摆脱了前后矛盾，抹去了我们过去的一部分。

更糟糕的是，这种擦除可能还会继续。显然，我们现在生活在通货膨胀的不同时期。遥远星系的失控测量表明，宇宙的膨胀是加速而不是减速，如果万有引力能量存在于物质或辐射中，而不是在空的空间中，则可以观察到。到目前为止，我们还不了解这种能量的来源。任何可能的解释都对知识的进步甚至我们的生存施加了限制。

如果宇宙突然经历某种相变，即蒸气凝结成液态水的宇宙版本，那么空空间的能量可能会突然消失。如果发生这种情况，则基本力的性质可能会发生变化，并且我们可见的所有结构（从原子开始）都可能变得不稳定或消失。我们将与其他一切一起消失。

但是，即使继续扩张，我们的未来也很乏味。在2万亿年之内-从人类的角度来看很长，但从空间的角度来看却不是-宇宙的其余部分将从我们的视野中消失。在这个遥远的未来中，任何出现在恒星周围行星上的观测者都将决定，他们生活在一个由无尽空旷空间包围的单一星系中，没有任何加速迹象，甚至没有大爆炸的迹象。就像我们失去了垄断一样，他们将无法看到我们所知道的故事（当然，他们可能会获得我们目前尚未看到的可观察到的现象，因此我们暂时不应该自以为是）。

无论如何，您应该在阳光下享受我们的一点时间，并研究我们能做的。毕业生，请多加努力！

从原理上讲，我们还能从中学到什么？

More articles: