文章图片
文章图片
文章图片
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半 ， 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 。
而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 。
【空间是不是无限大？物体可不可以无限小？为什么？】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 。
我是星宇飘零 ， 关^_^注我 ， 和你分享更多有趣科学知识 。
（以上图片来源于网络 ， 如有侵权请联系删除）
推荐阅读
- 真正的鲶鱼一般生活于淡水中
- 美国为什么无法重新登陆月球？是图纸遗失还是谎言？
- 科学家们发现, 每年夏天, 鱼类体内的游离钙水平逐渐升高
- 北极扛不住了，这绝对不是好事，冰川融化加速，远古病毒或将苏醒
- 自然界最残忍的事！鲸鱼不会自然死亡，却是没有力气后而被淹死
- 抽干湖水捕捞入侵物种鳄雀鳝，常见的外来入侵物种鱼类还有哪些
- 入侵物种之鳄雀鳝，没天敌且凶猛，钓鱼人能治？
- 没了头还能活18个月！6种断头还能动的生物，完全超出人类想象
- 冰川“盖被子”有什么奥秘？天气那么热，不怕融化更严重吗？