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空间膨胀的困惑

(2023-12-20 03:40:01) 下一个

一个钻古文字牛角尖的人对宇宙空间感兴趣有点不靠谱。的确不靠谱,我一直以为宇宙以光速膨胀。QualityWithoutName网友找来ChatGPT的答案,为我纠了错。很高兴,但高兴仅持续了片刻,忽又陷入更大的困惑。

技术细节超出常人的能力范围,我充其量就是做做思想实验。圣诞将至,闲着也是闲着,不妨到宇宙边缘去旅游一次。

如果距离增长的速度 = 哈勃常数乘以距离,那么,最可疑的就是这个哈勃常数。哈勃常数(Hubble constant)是怎么来的?据查,那是Edwin Hubble(1889/11/20 - 1953/09/18)于1929年,在有限观察的基础上,对无限空间进行计算所得的结果。类似的观察持续了近百年,而科学家仍无法就该常数的准确值达成统一意见。

须知,差若毫厘,缪以千里,说的就是这类常数。本质上,这类常数是为了消弭计算结果与观察现象之间的差异而做出的修正。也就是说,哈勃常数本身就是个假定。空间膨胀假说建基于另一个假定之上,令人顿觉,这是在流沙上打下基桩。更令人困惑的是,这一结果至少在两个方向上有违直觉。

一,光速不是速度的极限。
我们一直被告知,光速是速度的极限,而哈勃常数乘以距离导致空间膨胀的速度超过光速。可能吗?可能,因为光速也是在有限观察的基础上,计算所得的结果。既然都是算出来的,那就是正晌午时说话,谁也没有家。目前,哈勃常数极具争议,而光速似乎没有争议。不过,真理往往掌握在少数人手里,科学的事不好根据音量来做取舍。皮柔主义认为,这种情况需要悬置,亦即存而不论。

二,以有涯随无涯,殆矣。
两千年前,庄子如是说,两千年后,布劳维尔亦如是说。布劳维尔(Luitzen Egbertus Jan Brouwer 1881/02/27 - 1966/12/02)否定传统逻辑中排中律的普遍有效性,他认为,排中律是从有限事物中概括出来的,但是如果人们忘记排中律的有限来源,将其用于无限的场合,就会犯错误,譬如,集合论悖论。

排中律(LEM,law of excluded middle)可简述如下,对于任何命题 P,(P ∨ ¬P) 为真,换言之,命题P要么为真,要么为假。

圆周率π是无理数,即无限不循环小数。假如有这样一个命题,圆周率π的小数表达式3.1415926...中有9个连续出现的5。我们称之为命题P。试问,命题P是否成立?亦或,命题P是真,还是假?如此一问就危险了,因为,这是明显的以有涯随无涯。

人类目前的计算手段是有限的。到目前为止,人类尚未发现(或证明)π的小数表达式中有9个连续出现的5,因而,不能断定命题P成立,也不能断定命题P不成立。这就导致了对排中律的拒斥。可以说,布劳维尔用数学语言重述了“以有涯随无涯,殆已”。

反观空间膨胀假说,撇去技术泡沫,其致命弱点就是以有涯随无涯。有了集合论悖论的教训,人类对哈勃常数之属要格外小心。欧氏几何去掉平行公设,非欧几何赫然问世。敢问,去掉哈勃常数,会导致什么结果?与浩瀚的宇宙相比,望远镜的有限视界曾不如个井大,以有限视界去推测无限的宇宙,难免有坐井观天之嫌。计算再准确,也是以有涯随无涯。因此,在理性接受空间膨胀假说之前,至少要抓上三把盐。

圣诞大餐还没吃,先把自己齁死,不合适。断然否定又显得武断,也不合适。存而不论,保持开放心态,似乎比较可取,反正不影响我过圣诞。思想实验就做到这里,该出去挂灯了。

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阅读 ()评论 (14)
评论
来罘 回复 悄悄话 回复 'gwangmsn' 的评论 :
多谢。不喝到微醺,一时不会起疑。圣诞快乐。
gwangmsn 回复 悄悄话 回复来罘,
是的,從遥遠星雲合併,碰撞,我們可大概率推測下次收缩的時間
来罘 回复 悄悄话 回复 'gwangmsn' 的评论 :
多谢回复。热涨冷缩合乎直觉。直觉上,理论模型还应该包含两个点,热到一定点,膨胀,冷到一定点,收缩。两点之间,惯性维系运行。合乎理性?
gwangmsn 回复 悄悄话 回复来罘,
熱氣球有熱就膨胀,沒熱就缩小,理論比較簡單,眾所周知宇宙在膨胀中,雲河系會遠離其它雲河系,因而不可能碰撞
来罘 回复 悄悄话 回复 'gwangmsn' 的评论 :
有扩张有收缩,符合循环往复的直觉。直觉上,从扩张到收缩应该有触发原因,如宗教的上帝推手,对此有关理论可有解释?
gwangmsn 回复 悄悄话 回复红米2015:超光速现象是一个伪命题,因为火仍为测量工具,结果是这两点将看不见对方。有一种可能可以测得到超光速,在实验室也曾出现过,那就是零度空间,这是空间的撕裂,光可以直接通过而无需时间,观测到有多少空间的撕裂可以预测下次收缩
红米2015 回复 悄悄话 来罘 发表评论于 2023-12-21 07:21:24
回复 '红米2015' 的评论 :
普通人需要借助实物来理解这类抽象的模型。Wendy Freedman以Blueberry muffin为例,她的两个blueberry与你的两个点相对应。如果膨胀是距离的函数,那么,到一定点,速度超过光速是必然结果。反之,宇宙膨胀就是个假象。

没错,这样的两个点互相远离的相对速度,没有任何机制可以加以限制,因此超过光速并不违反任何物理原理。除非这两个blueberry被某种力所束缚。
gwangmsn 回复 悄悄话 光速恒定,不会有超光速的,因为光速时,时间为零,超光速间需为负值。另宇不会无终止的扩张,它会收缩,银河系碰撞大多数可视为上次收缩的结果
来罘 回复 悄悄话 回复 '红米2015' 的评论 :
普通人需要借助实物来理解这类抽象的模型。Wendy Freedman以Blueberry muffin为例,她的两个blueberry与你的两个点相对应。如果膨胀是距离的函数,那么,到一定点,速度超过光速是必然结果。反之,宇宙膨胀就是个假象。
来罘 回复 悄悄话 回复 '武胜' 的评论 :
有限与无限的关系令人深思。宇宙学模型是建立在有限观测基础上的,而哲学在原则上不受具体观测限制。在人类视界之外,科学,哲学,宗教各有发挥。科学严守观测的底线,哲学基于科学但超越科学,宗教则完全不受限制尽情挥洒。哲学必须超越科学,否则,它将失去存在的意义。其实,科学也在跟进哲学,我已听到几位顶级物理学家公开谈论从无到有。
红米2015 回复 悄悄话 我也不懂,不过自己目前的理解是,光速是信息传递的最高速度,而宇宙膨胀不涉及信息传递,因此不受光速限制。宇宙膨胀速度似乎也可以有不同定义,比如宇宙中两点之间背离的速度是不是也可以是一个度量,想象这个速度超过光速应该是很容易的。
武胜 回复 悄悄话 现在的宇宙学模型中的宇宙是有限的,包括年龄和大小。哲学意义上的宇宙才是是无限的。
来罘 回复 悄悄话 回复 'BnBinUS' 的评论 :
WXC读者水准很高,您没看懂,是我的问题。多谢不吝暗示。
BnBinUS 回复 悄悄话 码出了‘所有子都认识’但就是看不懂的级别。没看懂,但佩服
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