怎样才能生同卵双胞胎:宇宙的边界是怎么定义的？

科学家已经达成共识，我们的宇宙是由一个果壳状的瞬子创生而来的，而在瞬子上的量子理论所能允许的时空和物质的最小涨落，也就是果壳上的皱纹，即是宇宙中的诸如星系团、星系甚至生命的一切结构的起源。霍金是这个学说的主要创立者。他认为宇宙的边界条件是宇宙没有边界，这样就真正科学地实现了宇宙“无中生有”的场景。

在爱因斯坦提出广义相对论和哈勃发现红移定律亦即宇宙膨胀之前，人们认为时间从无限的过去流往无限的将来，因果之链也就这么从过去延伸到将来。这是牛顿的时间观。在牛顿发现万有引力定律之后，本来他就可以预言宇宙要么膨胀，要么收缩，但是他不知如何处理无限空间的物质分布的引力效应，以及囿于头脑中的神学残余，于是他就将这个问题留给造物主。尽管他在《原理》的后卷扉页上写下了雄心万丈的话：“我要开始论述宇宙的体系”，其实他做的只是研究星体运动，而未触及宇宙的演化。

在牛顿之前和之后，圣奥古斯丁和康德都对时间进行过纯思辨的思考。康德在《纯粹理性批判》中阐述了时间是有限还是无限的二律背反。而更早得多的圣奥古斯丁则认为宇宙是从和现状大致相同的状态创生于有限的过去。而他思想的可贵之处在于，他认为上帝在创生宇宙之前无事可做，这反而和现代宇宙学观点非常接近。

相对论和量子论是二十世纪最伟大的科学成就。尤其是前者，他完全是人类智慧的伟大构筑。所以在《果壳中的宇宙》的第一章相对论简史中主要是关于爱因斯坦的生平。量子论则是实验观测的被动产物，它的含义迄今还解释不清。在广义相对论中，时空不再是一个被动的背景，而是宇宙演化的主动参与者。物质分布使时空弯曲。现在再去侈谈宇宙之外的空间和时间，对这些概念进行所谓的思辨，只能是倒退到圣奥古斯丁之前。牛顿的时空观是一个虚幻，而虚幻的惟一功能是对软弱者的安慰。

爱因斯坦的引力论是将万有引力归结为时空的曲率。那么时空能否被弯曲得这么厉害，以至于人们可以返回到过去改变历史呢？严格的科学计算指出，这是不可能的。

那么关于预言将来的能力呢？现在看来它至少在三个层次上受到限制。第一是动力学系统的混沌行为，使得拉普拉斯意义上的决定性在实际上是不可能实现的。第二，在量子力学中状态是由波函数描述的，海森堡的不确定性原理使得经典意义上的决定性被减半。第三，不平凡的时空拓朴，使波函数被密度矩阵所取代，就在这里引进了热力学意义上的随机性。

宇宙的未来是怎样的呢？如果我们承认科学定律的普适性和无穷威力，则不管人类的雄心有多大，毕竟要受环境和人口问题的限制，我们不能和这些限制做无望和愚昧的搏斗。人类只能采用一种明智和节制欲望的生活方式。

从《时间简史》首版以来的十年间，相对论家、宇宙学家和粒子物理学家通力合作，在寻找宇宙最核心的万物理论上取得长足进展。但和人们以往期望不同的是，我们可能不再具有统一理论的惟一表述，这正如不能用一张地图描绘整个地球表面一样。这种所谓的M-理论把五种弦理论在一个单独的理论框架中统一起来。超引力和五种超弦理论是在不同情形下对自然的方便的近似。但是M-理论的整体概况还是不很清楚。

我们的宇宙很可能是高维空间中的一个四维膜，我们的宇宙果壳也就更加神奇。困扰天体物理学家多年的暗物质很可能是影子星系的贯穿高维空间到达我们星系的引力效应，引力的近距效应和牛顿定律有偏差等等。四维膜之外的高维空间的行为如何？是个饶有兴趣的问题。但是只要它们对膜世界具有相同的效应，对于它们的区别就没有意义。

量子宇宙学家就相信无中生有的场景而言是彻底的无神论者，就科学的方法论而言是不可救药的实证主义者，而就沉迷于宇宙和理论的美而言，又是泛神论者。

此书也许是第一部以十几种文字在全球同步发行的科学著作。九月十九日，他的秘书凯伦·赛蒙女士将霍金致中国读者的问候传给我：

I would like to share my excitement at recent discoveries on black holes and
cosmology with Chinese readers. (“我愿意和中国读者分享对黑洞和宇宙学最近发现的激动。” ) 宇宙学走过了极其漫长的岁月，一代代哲人的智慧和辛劳使人类的宇宙观臻于如此澄明的境界，回顾这一切，我们这些膜世界上的生灵们倍感自豪！
参考资料：http://www.booktide.com/news/20020826/200208260032.html

有限、无限及宇宙的边界

中国古代即有“天地四方曰宇,往古来今曰宙”的说话。我们的宇宙就是时间和空间的结合体。天地无极，时间无始无终，这是我们通常对宇宙的认识。宇宙实在是太神秘，太莫测的，以至人类在它面前只不过是沙滩上的一个小孩子罢了。人类的智慧太有限了。那么宇宙到底是无限的还是有限的，它有没有边界呢。千万年来，人类从来没有停止过对这个问题的追问。

再者，有限和无限又是怎么区分的呢。何为有限？何为无限？在我看来，没有绝对的无限，在人类小小的智慧面前，只有绝对的有限。有限和无限不是那么容易分得清楚的。西谚有云“一花一世界，一沙一天堂”，有限和无限在一个瞬间便可以得到转化和超脱。我们举一个数学上的例子：

我们知道实数轴是无限可分的，处处稠密。所谓“一尺之棰，日取其半，万世不竭”。从这个意义是说，整个实数轴是由无穷个点组成的。而一个小小的区间（1，2）也是由无穷个不可再分的点组成的。在这个意义上来说，一个在距离上可以衡量的小小的区间便和整个无穷的实数轴有共通之处。再者，一个两厘米的线段是由无穷个点组成的，而一个三厘米的线段也是由无穷个点组成的。这样一来，我们势必陷入了一种困惑：有限即是无限，无限即是有限，有限与无限是如此容易的可以转化。

数学上有无穷小量和无穷大量的问题。所谓小量是指一个无限接近0的小的不能再小的数（但是我们不能把一个可以写出来、可以说出来、甚至可以想象到的数称为无穷小量）。而无穷大量则是一个大的不可能再大的数，一般可以用∞表示。我们能够想象到无穷个无穷小量的和是什么吗？是不是无穷大量呢？经过举例，可以得知无穷多个无穷小量的和可以是一个具体的数字，比如说1、2、0、和100等，也可以是无穷大∞。

再举一个例子：0.9的循环，也就是说小数点之后有无数个9，在小学的时候老师教给我们的是后边有无穷个9，但是它却永远会比1小。老师解释的原因就是：它永远也不可能达到1。但是运用数学的级数理论和极限理论都可以证明，0.9的循环和1是完全相等的。看似不成立的东西，运用极其严格的数学证明之后，却是实在的真理，我们不得不面对这个问题，也面对人类的困惑。通过这两个例子，抽象的东西，可以和具象的东西联系和转化。比如说无穷小量的和可能是一个具体的数目。二者之间不存在鸿沟，可以相互转化和沟通的。

既然抽象的无穷大和无限可以和具象的有限相互沟通。可以大胆的下这样的一个结论（虽然我问过很多老师，在传统观念上是不可以这样提的，但是我固执的认为这是正确的）：y=1/x的图像在x趋向于无穷大的时候是和x轴相交的，交点就是（∞，0）。虽然无穷大是一个想象中的大的无法描述的数。但是我们可以化抽象为具象，曲线有∞这样一个点的时候是相于数轴的。那么有人可能要问了，既然可以相交，那么相交之后的图像是什么东西呢？问这个问题的人首先把我们讨论的前提给放弃了。因为我们谈的是无穷大∞，什么是无穷大呢？它是一个大的不能再大的概念，也就是说，在它之后，我们便不能再想到更大的数了。我们和智慧和思想遇到了不能再想象到的东西，便给它起了一个名字叫无穷大∞。在它之后的数字是超出我们的想象的，那么相交之后的图像和点却是我们的智慧能够想到的，便不是无穷大。承认交点是无穷大的情况下，就承认了后面的点和数是无法想象的。我们想象到的不是无穷大。

于是，绕了一个大圈子。我们回到宇宙的边界这个问题上。

有了前面的铺垫，我们便可以得出这个一个结论：宇宙在时间和空间上都是无限的，却是有边界的。我们不妨把宇宙的边界起一个名字叫：∞。也就是说，宇宙的边界是我们人类智慧的一个边界，是我们能想象到一个极限，超过这个极限的东西，是我们不能想象的。所谓宇宙是人类创造出来的一个词汇，就像时间一样。有人问：“上帝在创造时间之前在干什么啊？”这是一个有意思的问题。上帝在创造时间之前，肯定还没有时间，因为时间是在上帝创造了之后才出现了。那么我们用一个后来才出现的词汇来描述这个词汇出现之前的东西，肯定是不合理的。我们在想上帝创造时间之前在干什么这个问题的时候，是用的人类的语言和思维体系来思考不属于人类语言体系和思维体系的东西当然是不可能得出结论的。就像一个在二维世界里人是无法想象三维空间的。

同样，宇宙之外是什么呢？我们可以如前一样，把宇宙之外的这一个人类无法定义和思维和东西暂时的称为“非宇宙”。这是一个搞笑的概念。怎么说呢，我又是用一个人类的语言体系和思维体系中的字汇来定义非属于人类语言体系和思维体系的东西。甚至这个东西都不能够被称为东西。就像当初人类第一次给鸡蛋命名的时候，如果把它叫做“狗”，我们今天也便理所当然的鸡蛋称为狗了。

宇宙的边界其实是一个人类智慧思维和极限，到了那里人类的语言方式和思维方式再也无法前行了，便是宇宙的边界了。边界之外的东西，不仅是无法表述的，也是无法想象的，甚至人类根本不知道它的存在，不知道它是不是存在的。

宇宙是无限的，却是有边界的。

http://darlone.bokee.com/3379089.html
参考资料：http://darlone.bokee.com/3379089.html

回答篇幅太长,又是抄的,没人看。

根本没有宇宙