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空間膨脹的困惑

(2023-12-20 03:40:01) 下一個

一個鑽古文字牛角尖的人對宇宙空間感興趣有點不靠譜。的確不靠譜,我一直以為宇宙以光速膨脹。QualityWithoutName網友找來ChatGPT的答案,為我糾了錯。很高興,但高興僅持續了片刻,忽又陷入更大的困惑。

技術細節超出常人的能力範圍,我充其量就是做做思想實驗。聖誕將至,閑著也是閑著,不妨到宇宙邊緣去旅遊一次。

如果距離增長的速度 = 哈勃常數乘以距離,那麽,最可疑的就是這個哈勃常數。哈勃常數(Hubble constant)是怎麽來的?據查,那是Edwin Hubble(1889/11/20 - 1953/09/18)於1929年,在有限觀察的基礎上,對無限空間進行計算所得的結果。類似的觀察持續了近百年,而科學家仍無法就該常數的準確值達成統一意見。

須知,差若毫厘,繆以千裏,說的就是這類常數。本質上,這類常數是為了消弭計算結果與觀察現象之間的差異而做出的修正。也就是說,哈勃常數本身就是個假定。空間膨脹假說建基於另一個假定之上,令人頓覺,這是在流沙上打下基樁。更令人困惑的是,這一結果至少在兩個方向上有違直覺。

一,光速不是速度的極限。
我們一直被告知,光速是速度的極限,而哈勃常數乘以距離導致空間膨脹的速度超過光速。可能嗎?可能,因為光速也是在有限觀察的基礎上,計算所得的結果。既然都是算出來的,那就是正晌午時說話,誰也沒有家。目前,哈勃常數極具爭議,而光速似乎沒有爭議。不過,真理往往掌握在少數人手裏,科學的事不好根據音量來做取舍。皮柔主義認為,這種情況需要懸置,亦即存而不論。

二,以有涯隨無涯,殆矣。
兩千年前,莊子如是說,兩千年後,布勞維爾亦如是說。布勞維爾(Luitzen Egbertus Jan Brouwer 1881/02/27 - 1966/12/02)否定傳統邏輯中排中律的普遍有效性,他認為,排中律是從有限事物中概括出來的,但是如果人們忘記排中律的有限來源,將其用於無限的場合,就會犯錯誤,譬如,集合論悖論。

排中律(LEM,law of excluded middle)可簡述如下,對於任何命題 P,(P ∨ ¬P) 為真,換言之,命題P要麽為真,要麽為假。

圓周率π是無理數,即無限不循環小數。假如有這樣一個命題,圓周率π的小數表達式3.1415926...中有9個連續出現的5。我們稱之為命題P。試問,命題P是否成立?亦或,命題P是真,還是假?如此一問就危險了,因為,這是明顯的以有涯隨無涯。

人類目前的計算手段是有限的。到目前為止,人類尚未發現(或證明)π的小數表達式中有9個連續出現的5,因而,不能斷定命題P成立,也不能斷定命題P不成立。這就導致了對排中律的拒斥。可以說,布勞維爾用數學語言重述了“以有涯隨無涯,殆已”。

反觀空間膨脹假說,撇去技術泡沫,其致命弱點就是以有涯隨無涯。有了集合論悖論的教訓,人類對哈勃常數之屬要格外小心。歐氏幾何去掉平行公設,非歐幾何赫然問世。敢問,去掉哈勃常數,會導致什麽結果?與浩瀚的宇宙相比,望遠鏡的有限視界曾不如個井大,以有限視界去推測無限的宇宙,難免有坐井觀天之嫌。計算再準確,也是以有涯隨無涯。因此,在理性接受空間膨脹假說之前,至少要抓上三把鹽。

聖誕大餐還沒吃,先把自己齁死,不合適。斷然否定又顯得武斷,也不合適。存而不論,保持開放心態,似乎比較可取,反正不影響我過聖誕。思想實驗就做到這裏,該出去掛燈了。

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閱讀 ()評論 (14)
評論
來罘 回複 悄悄話 回複 'gwangmsn' 的評論 :
多謝。不喝到微醺,一時不會起疑。聖誕快樂。
gwangmsn 回複 悄悄話 回複來罘,
是的,從遙遠星雲合併,碰撞,我們可大概率推測下次收縮的時間
來罘 回複 悄悄話 回複 'gwangmsn' 的評論 :
多謝回複。熱漲冷縮合乎直覺。直覺上,理論模型還應該包含兩個點,熱到一定點,膨脹,冷到一定點,收縮。兩點之間,慣性維係運行。合乎理性?
gwangmsn 回複 悄悄話 回複來罘,
熱氣球有熱就膨脹,沒熱就縮小,理論比較簡單,眾所周知宇宙在膨脹中,雲河係會遠離其它雲河係,因而不可能碰撞
來罘 回複 悄悄話 回複 'gwangmsn' 的評論 :
有擴張有收縮,符合循環往複的直覺。直覺上,從擴張到收縮應該有觸發原因,如宗教的上帝推手,對此有關理論可有解釋?
gwangmsn 回複 悄悄話 回複紅米2015:超光速現象是一個偽命題,因為火仍為測量工具,結果是這兩點將看不見對方。有一種可能可以測得到超光速,在實驗室也曾出現過,那就是零度空間,這是空間的撕裂,光可以直接通過而無需時間,觀測到有多少空間的撕裂可以預測下次收縮
紅米2015 回複 悄悄話 來罘 發表評論於 2023-12-21 07:21:24
回複 '紅米2015' 的評論 :
普通人需要借助實物來理解這類抽象的模型。Wendy Freedman以Blueberry muffin為例,她的兩個blueberry與你的兩個點相對應。如果膨脹是距離的函數,那麽,到一定點,速度超過光速是必然結果。反之,宇宙膨脹就是個假象。

沒錯,這樣的兩個點互相遠離的相對速度,沒有任何機製可以加以限製,因此超過光速並不違反任何物理原理。除非這兩個blueberry被某種力所束縛。
gwangmsn 回複 悄悄話 光速恒定,不會有超光速的,因為光速時,時間為零,超光速間需為負值。另宇不會無終止的擴張,它會收縮,銀河係碰撞大多數可視為上次收縮的結果
來罘 回複 悄悄話 回複 '紅米2015' 的評論 :
普通人需要借助實物來理解這類抽象的模型。Wendy Freedman以Blueberry muffin為例,她的兩個blueberry與你的兩個點相對應。如果膨脹是距離的函數,那麽,到一定點,速度超過光速是必然結果。反之,宇宙膨脹就是個假象。
來罘 回複 悄悄話 回複 '武勝' 的評論 :
有限與無限的關係令人深思。宇宙學模型是建立在有限觀測基礎上的,而哲學在原則上不受具體觀測限製。在人類視界之外,科學,哲學,宗教各有發揮。科學嚴守觀測的底線,哲學基於科學但超越科學,宗教則完全不受限製盡情揮灑。哲學必須超越科學,否則,它將失去存在的意義。其實,科學也在跟進哲學,我已聽到幾位頂級物理學家公開談論從無到有。
紅米2015 回複 悄悄話 我也不懂,不過自己目前的理解是,光速是信息傳遞的最高速度,而宇宙膨脹不涉及信息傳遞,因此不受光速限製。宇宙膨脹速度似乎也可以有不同定義,比如宇宙中兩點之間背離的速度是不是也可以是一個度量,想象這個速度超過光速應該是很容易的。
武勝 回複 悄悄話 現在的宇宙學模型中的宇宙是有限的,包括年齡和大小。哲學意義上的宇宙才是是無限的。
來罘 回複 悄悄話 回複 'BnBinUS' 的評論 :
WXC讀者水準很高,您沒看懂,是我的問題。多謝不吝暗示。
BnBinUS 回複 悄悄話 碼出了‘所有子都認識’但就是看不懂的級別。沒看懂,但佩服
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