空间是不是能够无限大呢?物体是不是可以无限小呢?为什么?

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在古时候,人们的认识里空间确实是无限大的,物体也可以无限小。为什么会认为空间是无限大的呢?因为那时人们认为空间是平直的,平直的空间假如大小有限,就会有边界,那么我们去到空间的边界会怎样?这很难以理解……至于物体可以无限小,中国古代哲人庄子有曰:“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。意思就是每天把木头砍掉一般,永远都砍不完,这种说法成立的前提就是物质无限可分,直到无限小。不过随着科学理论的发展,我们对这个问题有了新的认识。

广义相对论的认知革命——空间弯曲使宇宙变得有限

在上世纪初,爱因斯坦提出了关于引力的全新理论——广义相对论,用时空弯曲替代了万有引力。他指出引力只是时空弯曲的表象。利用广义相对论,爱因斯坦提出了一个全新的宇宙模型——超球面宇宙模型。首次提出了有限无边的闭合时空概念。

所谓的超球面宇宙,就是三维空间由于物质能量的作用产生弯曲,并最终闭合成一个四维超球体的三维表面,这种三维空间的闭合面就被称为超球面。

超球面的大小是有限的,而不再是平直时空所认为的无限空间。超球面的大小由其表明的平均曲率确定,在一个静态的超球面宇宙中,它的大小是可以确定的。

不过随着天文观测,科学家发现宇宙并不是静态的,它似乎一直在膨胀,这样,三维的超球面宇宙必须把时间考虑进来,这样,空间是否有限就成为一个需要测量才能确定的问题。目前的天文观测结果显示,我们的动态宇宙非常接近平直,也就是说它很可能是无限的。但是不要忘了,这是把时间考虑进去的结果,当忽略时间的演化,我们的三维空间任何的一个瞬间都是有限的!

微观世界的认知革命——普朗克长度的观测极限

量子力学的发现,是上世纪初的另一场认知革命。普朗克在对黑体辐射规律的研究中发现,必须假设光的能量是一份份的,理论计算才能与实验数据相符,而每一份能量都是某一个常数的整数倍。普朗克通过计算得到了这个常数的值,科学界以他的名字命名为普朗克常数

利用普朗克常数,可以计算出一个可观测极限的空间长度——普朗克长度。它是以一个光子所能允许的最小波长计算得到的,由于波长越小能量越高,当一个光子的波长小于普朗克长度,该光子就会变成不可观测的黑洞。

这样,科学家就得到了一个空间长度的最小单位,利用普朗克长度有计算出最小的时间单位——普朗克时间,即以光速经过1普朗克长度所需的时间。

根据量子力学,普朗克长度是可观测的最小空间,小于普朗克尺度的空间是没有物理意义的,也就是说,任何物体都不可能小于这个长度!

结语

综上所述,上世纪诞生的两大基础理论:广义相对论和量子力学,给人类带来认知的革命。让我们对我们身处的世界有了更深的认识,这些理论也许不是最终的答案,但它们是目前描述世界最精确的理论。这些理论告诉我们:我们所处的空间不是无限大的,任何物体也不会无限小。

太空的空间不是无限的。

太空的质量+9亿亿亿,半径90万亿亿亿,可视面积120000000光年,宇宙空间环境与人类生活的近地空间环境相比,是十分严酷的。这里以太阳系的宇宙空间为例来说明。

首先,是超高度真空。但其间每立方厘米仍有0.1个氢原子和氢分子等物质构成的星际气体。

其次,是极端温度。受太阳光直接照射,可以产生极高温度,那里阳光耀眼;背向太阳光,则可以是接近绝对零度的低温,那里漆黑如墨。宇宙空间的高真空、极高和极低温度,对航天器的设计和材料等提出很高的要求。

扩展资料

天文观测发现宇宙中众多星系构成的庞大产物串成丝状或卷须状网络维系在一起的,仿佛混沌的“星系际高速公路”。

2009年11月,天文学家在宇宙遥远区域发现了一个巨大的由此前不被人知的星系构成的星系团,其由众多星系构成的庞大“宇宙网”在茫茫宇宙中蔓延。巨大星系团的发现将帮助天文学家了解潜在的宇宙“骨架”。据美宇航局太空网报道,宇宙这种网状的基本架构已经确定。

法国斯特拉斯堡天文台的天文学家罗德里戈·伊巴塔表示:“当你使用大型天文望远镜遥望宇宙时,你的眼前会出现多样的星系网络,但它依旧有很多谜团尚待我们解开。”

宇宙空间无限大且每分每秒都在扩大中。正如宇宙爆炸论所言 根据宇宙爆炸论的基础而言可以理解为宇宙无限大。正如我们所理解的爆炸来说爆炸会产生冲击波和光 并且这些因素会无限延伸。所以总结宇宙空间有限但是无边。因为宇宙空间在无时不刻的在增长。


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