隨意逛網絡，推送的科普類文章，有好多篇討論地球是否是宇宙的中心這個問題。 以前我的看法和大眾一樣，本着萬物無特殊性、人類不自作多情來看，那肯定不是中心，哥白尼等先驅科學家費盡心思好不容易證明了地球圍繞着太陽轉，後續發現太陽繞着銀河系中心轉，從這個基本情況來看，宇宙中心怎麼也輪不到地球頭上。 不過後面又看到一些宇宙大爆炸、目前宇宙在膨脹的文章，想起不知道什麼時候看過的幾個觀點：1、宇宙中離地球越遠的星系遠離地球速度越快，宇宙邊緣地帶都超過光速了，據說隨着時間的增加還會越來越快；2、整個宇宙質量這麼大，地球如果不是中心的話，為何沒有被不均衡的引力給拉走甚至撕碎呢，有一個解釋說因為宇宙太大太大了，可以近似於認為宇宙每個點受到的引力都均衡，也就是不僅地球是中心，其他處處都是中心(這個中心不是傳統意義上的指定範圍內的空間最中心，而是等價於任何點在空間的位置是一模一樣的)，這麼抽象的解釋我是想象不出來具體是什麼樣子，在其他文章里倒是見過葡萄乾模型的，還有宇宙是一張膜的說法的解釋，這些解釋很有幫助但還是抽象。 對於宇宙膨脹的本身，我只能說，我不知道我也不確定是否一定對，但哈勃望遠鏡觀察出的現象相當有說服力，支持有證據的理論(只有數學計算沒有觀測的理論算是一半證據吧)總比支持純想象的理論靠譜。以下的猜想都建立在宇宙空間在膨脹的基礎之上，基本可以說是葡萄乾和膜解釋的個人腦補。 作為一個三維空間的人，我從不奢望自己能理解第四維空間，以前甚至覺得第四維空間不存在(純民科式的臆斷)，但是宇宙膨脹這個現象確確實實的又被觀察證實。就跟理解相對論一樣，絕對的反常識最終卻又只能無腦接受時空一體這個結論，我順着各類相對論書籍去看，覺得自己能理解，但是過一段時間，就覺得還是難以想象，但沒辦法，相對論被無數觀測事實證明很靠譜，無論是否理解都只能接受。 扯到相對論就不知不覺跑題了，還是得拉回來，先按照當今普遍的規則，點代表0維，線代表1維，面代表2維，3維就是我們所處的宇宙，4維和更高維只能在一些理論中數學計算存在，人類無法感知。簡單把1維作為X軸，2維加個Y軸，3維再加個Z軸，4維加未知軸(按26個字母，沒的加了，要不往前加個W軸？)……當然，0、1、2維是人類探索科學路途中自己定的，宇宙真理是否真的和人類的認知一致不是我能回答的，我只能在人類規則下進行想象。 我們先假設一維和二維都有各自的宇宙同時也在不停膨脹，引力什麼的也存在，和三維宇宙一樣。其實在我們這三維宇宙中是不存在任何一維和二維的事物的(我不敢說物質，量子到底是個啥是不是三維的我不敢瞎說)，即使真的有，人類也是無法感知的，沒有Z軸簡單說厚度(這比純透明還透明)，感知的到那才是異常。 先從一維宇宙說起吧，就是一條線，只有X軸沒有Y軸更沒有Z軸，這條線也沒有直線曲線折線亂七八糟的說法，因為這個宇宙沒有Y軸。所有在這個宇宙中的一維生物(假設有)，他們是完全感知不到事物除了長以外還有寬高這個概念的。 好吧，從這裡開始，什麼樣的一維宇宙符合處處是中心，同時在膨脹，且兩點距離越大遠離速度越大呢？ 最簡單、最容易的圖形就出來了，圓，而且只是圓環這個圓環既沒有Y軸也沒有Z軸。重申，這個圓是在二維+宇宙中才能看到，對生活在一維宇宙中的生物來說，圓環之外連空間都沒有。 一維生物是能感知到自身的宇宙在膨脹但卻解釋不了，我們提升個一級，請一位二維生物來解釋。在二維生物看來，一維宇宙的膨脹過程就是以圓心為中心(這個圓心在一維宇宙中並不存在，一維宇宙只有圓環)，半徑以某個規則下的速度增加，進而導致外圍圓環(也就是一維宇宙)不停膨脹這麼個現象。 我們先來解釋兩點之間距離越大遠離速度越大這個現象。以一條線段舉例，我們在其中挑3個點來計算，3個點分別是中間的A點，最右邊的C點，A和C中間的B點。假設線段初始長度為4，每隔1S長度增加，很容易就可以得出，以A點為原點來看的話，C點遠離他的速度是B點遠離他的速度的兩倍，這就符合距離越大遠離速度越大。這條線段的膨脹速度的變化值(以一條線段來看膨脹速度無法以某個點為基準，用總長度每隔1S增加的比值比較合適)，這是一個恆定值還是正比函數呢，結果來看，只要時間足夠，這條線段的長度最終都會趨於無窮大。但是線段只有一個重點，無限長的線段也不好說，每個點都是一樣的。還是回到簡單的圓環吧，以圓環這種封閉式的圖形來配對一維宇宙，這個宇宙隨着半徑r的增大(需要二維視角才可以看到這個圓心和半徑，一維內無法感知)，整個宇宙大小(也就是圓環周長)也增大，整個宇宙大小就是2πr，任意兩點的距離為θ*πr /180，θ為角度。只要知道r增加的速度，也很容易就可以算出相關的數據。 一維宇宙在封閉中膨脹，但必須站在二維+的視角，添加一維世界無法感知的第二維也就是Y軸，才可以描述出一維宇宙膨脹的現象。 接下來是二維宇宙，很簡單，就是個球面。注意是個球面，球面之外什麼都沒有，二維空間都不存在。只有X/Y軸，但沒有Z軸。 重複一次對一維宇宙的分析，套用到二維宇宙上，隨着球心到球面的半徑r的增大，二維宇宙也就是球表面增大。球面上任意兩點距離也為θ*πr /180，但是這個宇宙的大小卻是4πr²。 二維宇宙也是在封閉中膨脹，但必須站在三維+的視角，添加二維世界無法感知的第三維也就是Z軸，才可以描述出二維宇宙膨脹的現象。 假設二維宇宙也有質量，也有萬有引力，球面任意一點到其他點的距離都是一樣的，也就是符合處處是中心的說法。 好吧，回到我們三維宇宙，我們的宇宙是否也是一個類似與圓環或者球面一樣的，第4維度數值為0，而我們空間的膨脹雖然與第4維度無關，但必須在更高維度才可以刻畫描述，就像上述描述一維二維世界的膨脹一樣。有沒有可能，我們的三維世界和上述一維二維一樣，實際也是封閉式的。這樣假設的話，宇宙處處是中心，又可以均勻膨脹。這種膨脹是我們三維世界沒有能力描述的，也就是葡萄乾模型或者宇宙是一張膜。 在一維宇宙，我們找准一個方向前進(只有兩個方向)，時間無限，總有一天會回到原點，二維宇宙也是一樣(有無數個方向)，就像環遊地球(但要注意，環遊地球可以從表面走，能力強的話也可以打穿地心直達對面，二維宇宙只能走表面，球面中間連空間都不存在沒有路可走，假如真的存在二維生物的話，他們無法感知也無法理解還有第三維度的空間，只覺得他們宇宙塞得滿滿當當的，認知就是他們的世界是個宇宙，為何他們的宇宙會膨脹怎麼也理解不了，他們壓根就不知道可以有球面存在)，三維宇宙應該也會有同樣的結果，但該如何環遊宇宙一圈回到原點，作為三維生物的我無法想象。 要想有邏輯的理解宇宙膨脹，引進第四個維度貌似是最好的方法，儘管作為三維生物的我們無法想象這個動作過程。在這半個想象中，三維宇宙的每一個點受力都相同，每一個點都是宇宙中心。 以上想法沒有考慮四維時空時空一體的問題，主要是我沒這個本事，相對論每次我想理解都得重新讀一遍才勉強感覺自己看懂了一部分，但讓我依葫蘆畫瓢計算驗證也做不到，一是懶二是沒有動力然後形成沒能力這個結果。 以上僅僅是異想天開的想法，不負責任一下，也許時間真的並不存在或者說是不能作為一個維度存在呢(和空間維度性質完全不一樣)，就像圈量子理論那樣，研究着研究着就把時間給整沒了。M理論的時間這個維度真的必須作為和空間一樣的維度而存在嗎，沒能力研究這個理論，不知道他們的數學模型能否也把時間整掉。 宇宙大爆炸和宇宙膨脹，圖示在一維宇宙，那就是一個點同時在一個平面上的無數個方向(可以簡單描述為X和Y)同速度擴張(或者膨脹)，形成一個圓環，這個圓環仍然在不停擴大，而且自始至終這個世界只有X一條軸。圖示在二維宇宙，那就是一個點同時在X、Y、Z三個軸所構成的無數個方向同速度擴張，形成一個球面，而且自始至終這個宇宙只有X、Y兩條軸。推理到三維宇宙同上，也就是一個點同時在X、Y、Z、W四個軸所構成的無數個方向同速度擴張，形成我們這個宇宙，而且自始至終這個世界只有X、Y、Z三個軸，至於這個宇宙軸是什麼，我想象不出來，但個人覺得應該也是個空間軸，不是時間軸。 圓周長(一維宇宙大小) 2πr 圓面積 πr2 球面積(二維宇宙大小) 4πr2 球體積 4πr3/3 正方形周長 4L 正方形面積 L2 正方形表面積 6 L2 正方形體積 L3 三維宇宙的大小(也可以看成是體積)該怎麼用四維空間的r表示呢？肯定是r3，π肯定也有，但肯定不是4πr3/3，因為此r非彼r。作為三維宇宙的生物，對四維事物完全無法感知，也無法計算四維事物的表體積(我想不出更恰當的詞，湊合着理解吧，這個表體積就是三維宇宙的體積)。在三維宇宙生物看來，三維宇宙是平直的，沒有彎曲(只有四維+的視角才可以看到明顯的“球面？球體？”)，計算體積就是長寬高相乘或者找到三維宇宙的半徑用球體積公式，但這明顯是不正確的。要是有深入了解過弦理論的數學計算公式或者懂黎曼流形的大神解答下就好了。我自己還是就此打住吧。 二維是面，假設一張紙上畫着一個小人和一個圓，這個小人看圓也只能看到一條線，也就是一維物體的狀態。 但如果該事物就是一條線，那麼二維空間的“人”，就可以直觀看到這條線的全部信息。 三維是體，但是人在三維世界看事物，永遠看到的也只是一個面。假如該事物就是一個面，比如一塊顯示屏上的圖像，那麼三維空間的人，就可以直觀看到這個面的全部信息。 所以在高維空間，應該是可以直觀看到任意低維物體的全部信息。如果是同維物體，看到的就是它們在低維空間的投影。 所以如果換到四維空間，看一個四維物體時，能直觀看到的是一個三維狀態，也就是“體”的概念，但這還只是四維物體在三維上的投影，第四維是看不到的。 就如同在三維空間看一個三維物體，只能看到物體的表面，看不到被遮擋的部分，第三維是無法直觀看到。在二維空間看一個二維圓，也只能看到一條線，第二維是看不到的。 而從四維空間看一個三維物體，那就可以直觀看到這個物體的全部信息，不存在任何遮擋。
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