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第270章 宇宙是静态的（第1页）

咱们来聊聊我们的宇宙啊，之前咱们说过太阳系呀，什么银河系呀，恒星黑洞等等啊，那这都算是局部讨论啊，可是一旦回归到宇宙层面，那你比如说我我们我我们的宇宙有多大呢？哎，这种感觉像是哲学问题的嗯，那我们如何从物理学层面的科学的认识这类问题呢？那从这期开始啊，咱们就要打开脑洞了啊，但是不要怕啊，咱们先来讲故事，然后呢，再来烧脑解决问题啊，先说与舟骨是什么呢？嗯，咱们在这个专辑的第一期就说过，我说我国古人给出了答案呢，最为直观说四方上下为之于往古今来为之宙，对于就是空间轴就是时间，宇宙就是空间和时间，物质和能量构成的统一体，但是呢自古以来什么就开始考虑了，宇宙有多大呢？是有限的还是无限的呢？那就这个问题啊，如果我要说宇宙是有限的，那我肯定会问你说。

啊宇宙的这个边界的外面是什么啊？我能不能把一只手指伸出去呢？等等等等一系列问题啊，所以无论是这个哲学家还是深入讲啊，一般对这个问题的答案啊就都是说宇宙就是无边无界的啊，其实这个答案啊，在今天看来呢，也不能说是错的啊，我都说不对呀，宇宙的直径不是这个93o亿光年吗？那是可观测宇宙的直径啊，他并不是说整个宇宙的大小啊嗯，一会咱们再再来细说这个问题啊，那在没有望远镜之前，人类呢，就像是坐井观天一样啊，古人呢？就把所有的恒星都当作是说镶嵌在这个恒星天上的这个小亮点儿啊，这个恒星天啊，他只不过是一个巨大的球壳而已啊，于是呢，就出现了什么？盖天说，浑天说啊，等等猜想啊，有了望远镜之后呢？当然，我们仍然是坐井观天啊，不过呢，我们终于可以把这个视线呢伸出这个景外了啊，有顿呢，由最先给出了揭示天体运动的法宝是吧？

这个万物的定律啊，让我们先认清了太阳系，然后呢，贺信负责，又给出了这个银河系的大致的形状啊，我们能够观测到的这个范围啊，也是越来越远了，可是这并没有解决这个宇宙有多大的这个问题啊，所以呢，什么就提出了一些猜想啊，咱们来一起脑补啊额，先认为呢？宇宙肯定也是无边无际的啊，因为我不管看到这个多远，他也看不到边，然后呢？物质的这个分布应该是在小尺度内啊，他虽然不均匀，但但是呢在大尺度范围内啊，他应该是这个均匀分布了啊，就所有的这些天体啊，都是一个萝卜一个坑儿在局部范围内啊，他可能说围绕着这个这个这个大大的旋转转转转，然后他旋转，然后他这个宇宙的这个画面呃呃，就是我们最早的宇宙图像叫做静态宇宙模型，可是逐渐啊什么就现问题了最具代表性的就是这个奥博斯佯没有啊，这是德国天文学家奥伯斯在1823年提出来的奥博斯。

就是说说，如果宇宙是静态的，而且是无限的，那么夜晚的天空为什么是黑色的呢？唉，这就是奥伯斯佯谬啊，那可能有同学迷惑了，黑的是怎么着呢？是这样啊，如果要是按照这个无线的静态宇宙模型去计算恒星的照度与与距离的平方根成反比的是吧，但是呢，你一定距离上的恒星的数量还有距离的平方是成正比的，你这样的话呢，所有的恒星相对于这个地球的角度，他的积分啊，就是不收敛的，完了啊，夜晚的天空应该和白天一样亮啊，就这件事，人们当时就解决不了的，就是至少就说明这个静态宇宙模型，他肯定是存在问题啊，饿终于呢又一个大佬出现了，那就是艾斯啊，艾斯坦爱因斯坦的先是提出了这个广义相对论啊，认为呢？其实是这个时空个时空的弯曲的这个项目中不中啊？所有的天体啊她其实都是在按照这个策略下，那再提出广义相对论之后呢？爱因斯坦就可。

开始思考这个宇宙的问题了啊，他为了解释这个奥伯斯杨幂先呢，按时打就认为是宇宙啊，并不是无限的，而而是有限的，哎，那问题就又来了啊，如果宇宙是有限的，那你怎么给别人解释说这个宇宙的边界问题呢？那就是宇宙这个边界之外，它是什么呢？埃斯坦说啊，虽然宇宙是有限的嘛，但是呢，宇宙它却是无边的诶，所以你们的问题有无效啊，这块儿人家就不提前说说，有限的宇宙怎么可能是没边儿呢啊？哎呀，说啊，这个咱们举个例子啊，咱们想想像一个球壳儿，这个球壳就是一个三维空间当中的二维曲面啊，那显然这个曲面它是有限的啊，那继续想象，如果在这个曲面上生活着一种二维生物啊，那么请问他们能够找到边儿吗？不能对吧，他们就只能是不停的兜圈子而已啊，所以这个二维的球壳儿就是有线的，无边的那你是啥？

我们的三维空间就和这个相似啊，我们把这个二维的曲面再给它想象成三维的空间就行了，所以我们的空间啊，就是四维是四维时空当中的三维球面而已啊，就理论上你在宇宙当中，沿着一个方向不停地飞行啊，如果生命是无限的啊，那么它就是会回到这个原点啊，你看他这个脑洞勾搭吧，这样呢也就解释了这个奥伯斯佯秘密啊，因为宇宙是有限的，所以夜晚的天空就不可能像白天杨亮啊，但是问题并没有这么简单呃呃，其实爱因斯坦这么考虑啊，主要是为了解自己的场方程，广义相对论的场方程是一组偏微分方程组啊，我们知道要写篇文分分方程是需要这个初始条件和边界条件的初始条件，那我们可以假设说说宇宙初始就是现在这样啊，但是你边界条件条件怎么办呢？所以艾斯坦说说宇宙是有限无边的啊，你这样就不需要这个便利条件了啊，然后呢恩斯坦又想说，在这个场方程当中。

这体现了引力啊，可是如果这个宇宙当中只存在引力，那他不应该是静态的啊，那他就应该说，在这个引力之下，它就收缩了啊，所以呢，还有一个未知的排斥性，这个牌子项目具体是什么还不知道啊，所以爱因斯坦就用了一个这个大写的啊的啊，来代替叫做宇宙相这样引力和斥力也就可以达到平衡了嘛，于是这这个案例，斯坦就提出了最早的就是有限无边的静态宇宙模型，这一时间，人们是相当高兴的啊，你以为自己终于是了解到了这个宇宙的阵地了结果到了1922年啊，苏联有一位数学家叫做福利动漫，他呢就通过这个I斯坦的场方程啊解除了另外一个宇宙模型啊，这个宇宙模型啊，它可以膨胀，也可以收缩啊，唯独是他他不能是静态的呃，具体来说分为这么三种情况啊，你像通常我们说的集合啊，一般就指的是欧基里头集合啊，就是欧式集合啊，或者说就是在平时空间内内内内内。

讨论的这个集合，但是在非业务集合当中啊，这空间取决他可以是正的，也可以是负的啊你像刚才安茜的啊，这个假设的，假设有限无边的宇宙啊，有一个三维的球面，唉，这就是正确的空间，正确率空间当中，它这个三角形的内角和就是大于18o度的啊这种空间呢，就是闭合空间啊，他就是有限无边的啊那如果是平日空间啊，那么三角形的角色呢，就等于百八十五啊那这种空间啊，就是无线无限无边的，那还有一种呢就是富翁富翁的这个空间啊这个三角形的小盒呢就是小于18o度的，我们可以想象一个满面啊，这种空间啊，就是开放空间啊，显然他也是无限无边的啊在弗利德曼的这个宇宙模型当中啊先宇宙到底她是不是有限的？那得取决于这个空间的曲率啊其次，无论是哪种区的空间啊你这宇宙她都是动态啊，要么膨胀，要么收缩他不会是静态的啊，这就相当于是给给恩斯坦就反驳。

好了，不幸的是呢，这个佛利德曼的这篇路人啊，是安吉斯坦省的搞啊，所以安西安西安西安看了之后二话没说就就给驳回了啊，后来这个福利的慢就是表在一个不知名的小杂志上啊，更不幸的是啊，三年之后，1925年福利得慢啊，因为误诊去世了啊呃呃，他的工作并没有得到太多人的认可啊，又过了两年1927年啊，这比历史呢？有一位神父啊，叫做乔治勒梅特呃，他在这之前一直是一个这个职业的神父啊，1927年开始转行天体物理啊，并且就在1927年，他也通过这个案例中的场方程，而且是不在于头像的这个长方这个长方形得到了和福利的慢啊，几乎相同的结果啊，就是宇宙是动态的，这篇论文表了之后啊，这案件33就开始怀疑自己了啊，是不是我搞错了啊？这宇宙可能他真的就不是静态了啊，1929年末，美国天文学家爱德文哈博给出了明确的答案，哈哈哈。

就通过观测和测量这个银河系之外的星系啊，就现了一个规律，就是远处的天体啊，他似乎都是它，远离它，远离我们，因为这个原初的天体，它的光谱呢，几乎都是产生了红移，而不是难移啊，这不是重点重点呢？他几乎是平均的直觉，现说说越远的天体啊，祁同一量呢，他就越大啊，也就说明这个天体的红移量和距离是成正比的啊，为什么说是纸质卷呢？因为在今天看来，哈哈勃当时这个测量的数据啊，无论是天体的距离，哈哈勃哈勃常数啊，都存在着很大很大的误差啊，但是就是这个直觉让哈勃现了研究宇宙的另一法宝哈勃定律吗？从去年还改名了，现在应该叫哈勃勒梅特定律的定律了，其中这个轮维特就是刚才提到的那位神父啊啊啊，包括了来吧，先看一下这个哈勃定律啊是吧，等于还是oxb啊，其实这个微呢，就表示这个天体的退行度啊，他就是通过。

红移量计算出来的都是零呢叫做哈勃常数呃呃，严格来说，它不是一个常数啊，他是一个会随着时间变化的一个词。呃，严格来说，它不是一个常数啊，他是一个会随着时间变化的一个参数，嗯嗯，所以我们可以说是现在时刻的哈勃常数啊，第一呢，就是天体与我们之间的固有距离啊这个公式啊，最直观的告诉我们的消息就是离我们越远的天体，它的退行度呢？就越大啊，这会是说所有天体都在远离地球，在跑吗？不是啊更好的解释就是宇宙此时此刻呀，正在膨胀当中啊，最形象的一个例子就是说一个正在膨胀的一个气球上每一点之间的距离啊，他都在拉大，而且呢，你相距越远的两个点，它的退行度呢就会越大啊，那显然在这个模型当中啊，就是没有中心的，所以不要以为你说地球是宇宙的中心了啊，那就又回到个位于之前了哈哈勃定律的出现呢是让人们相信了这个动态与做模型了啊，而且是直接告诉了我们宇宙是怎么动的啊？就是膨胀了啊，带伞了也。

自己的错误啊，说我那个静态宇宙模型啊，好像好像不太对啊啊，膨胀的宇宙膨胀宇宙啊那就当我没说过啊，这个厂当成是不应该包含宇宙箱子宇宙箱的，甚至还有传言说爱因斯坦这个认为是自己最大的错误就是引入了与录像啊，不过他今年刚来啊，没了它还真不行啊，直接奠定了之后的之后的之后的这个暴涨理论啊，一切按照讨论的这个讨论啊，可惜咱们先不说了，好故事啊，咱们先告一段落啊，咱们开始烧脑了，第一个最常见的问题啊，它距离我们越远的天体啊，他不行度呢就会越大啊那如果这个距离它足够的远，退行度可不可以光呢？答案是可以啊，为什么呢？因为我们说的光最大啊，这是有前提的前提就是要在狭义相对论的这个框架之下啊一个物体，它相对于某个惯性系，他的运动度不能够光啊，而宇宙的膨胀呢他变化。

并不是物体的运动啊，这相当于是你建立了一个坐标系啊，这上面的每个点他都坐标都没有变化，但是呢，整个坐标系一却被拉大的，这种膨胀是不是不是我相对论之约的，而且他也不携带任何信息啊，所以退行度可以光啊，这个应该还算比较好利息是吧，我们把退行度刚好等于光的这个距离啊，叫做哈勃距离或者叫哈勃半径啊那这个哈勃半径所包含的这个体系呢？就叫做哈勃体积啊那么问题来了，这个哈勃半径啊他是否是可观测宇宙的半径啊，这只可能有点绕啊，换个说法就是哈勃半径之外的这个天体出的这个光线啊，就是一个退行度大于光的天体出的光线是否可以被我们看到呢这种感觉是不可以因为退行度，他都大于光了啊，这光禄追不上啊，所以我们应该是永远都看不到啊，所以哈勃半径就应该是。

可观测宇宙的半径啊，这个说法是错，真实的可观测宇宙的这个范围啊，要比哈勃体积大一点啊，为什么呢？给大家出一道题啊，这道题明白了，你也就明白为什么了，说说他有这么一个啊，可以被均匀拉伸的一个橡皮绳啊，提出全场是1oo米啊，现在呢，有这么一只蜗牛从从一端a点要爬到另一端，b点的度呢？是每秒一米啊，这个度得快啊，没关也不管了啊，呃，如果这个什么不变化，那那那给我留1oo秒就直接就过去了对吧？现在请问那如果这根绳它每秒钟会被均匀的拉长1oo米就是第一秒，他变成2oo了啊？第二，下一秒钟变成3oo米了，这么以此类推啊，那蜗牛还是每秒钟一米，请问这个蜗牛，它还可以在有限时间之内爬到终点吗？听清楚了吗？呃，如果要听清楚，你们可以暂停思考一下啊！

好，咱们来说答案啊，这道题啊，和膨胀的宇宙，我就有点像啊，直观感觉这个蜗牛的度是每秒钟一秒钟一秒，而这个绳两端的相对度呢，达到了每秒钟1oo米啊，你怎么看这个蜗牛？它也不可能是跑到终点啊，其实重点就在于这个均匀拉伸，伤了胃，为了不使用微积分啊，咱们简化一下，假设啊，这蜗牛呢，先跑啊，然后这个绳子被拉长，那第一秒蜗牛呢跑了一米，那也就是整个绳长的11oo然后呢，这个成长变成了2oo米啊，如果牛肉烂又跑了一米，也就是12oo了然后呢？省城变成了3oo米啊，蜗牛又跑了一米啊，也就是13oo了，这样以此类推啊，这蜗牛跑过的距离其实就是11oo+12oo+13oo这么一支家啊，如果他能大于一就证明蜗牛可以爬到终点啊，反之则不行，对吧？那我们提出一个11oo啊，那剩下的就是。

1+12+13+14这么一支加啊，这是什么呀？属悉不调和级数啊，咱们之前也说过，调和级数是散的还是收敛的呢？散的对吧？也就说明了蜗牛一定会在有限时间之内跑完全程啊，但这只是说对这道题的解法啊，你完全可以自己设定这个绳子拉伸的度啊，你就说每次让他拉伸一倍啊，那你得到的这个基数啊，他可能就是收敛的蜗牛牛牛牛永远也跑不到终点了，那我们再回到这个膨胀的宇宙模型当中来光子就像是蜗牛一样啊，膨胀的宇宙呢，就像是被拉伸的这个橡皮绳一样啊，即使退行度过了光啊，只要膨胀率得到有限时间内我们可以看到无限远，当然可能不是现在看到啊，有可能说在未来某个时间被我们看到啊，重点就在于宇宙的这种膨胀，它是均匀的啊，但是呢，我们的宇宙是在加膨胀。

啊，而且真实的这个宇宙的膨胀的率，它更接近这个项目，一升每秒钟被拉升一倍啊，所以我们确实不能够看到全部的宇宙吗那现在怎么计算的？这个可观测宇宙的方面呢？就是半径是465亿光年的直径呢是93o亿光年的这个范围啊，鱼肉的年龄就是138亿年左右啊，这个数值，咱们下期具体来说啊，但是注意啊，可观测宇宙他仅仅是说我们能够看到的范围啊真实的宇宙具体有多大啊，这个问题现在仍然还属于哲学问题啊，而且包括说我们的宇宙最终的命运到底是什么呀这个也没有准确的答案啊，如果按照标准的这个宇宙学模型啊，那就得看宇宙的这个空间群里面如果是这个最终的这个命运呢可能就是一个一个一个一个有限无边的宇宙膨胀之后再收缩回去啊如果是平时空间啊，或者是服务的空间，那么宇宙。

最终的命运就是一直膨胀下去啊，他不会探索啊，宿命呢？呃，可能就是热气所之类的，现在的数据倾向于认为我们的宇宙几乎是平坦的，平直空间啊，所以说这样来看的话，就是人们最早认为的这个宇宙是无边无界的啊，也也未必是错的，但是还没有最终定论啊，那当人们现了这个宇宙是膨胀的之后，最自然的一个想法啊，就是我把这个膨胀啊给他倒回去诶，那会不会就是宇宙的起点呢？于是就有了大爆炸理论啊那好时间关系啊。