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天体在太空中为什么不会「下沉」?

2020-06-11科学

我觉得题主的问题2是一个非常好的问题。去年我女朋友有一次吃饭的时候问我:都说宇宙是大爆炸产生的,那大爆炸之前是什么呢?

物理里有很多「不能问的问题」,或者说「不该问的问题」,题主的问题,包括我女朋友去年问过的问题,都属于这个范畴。「不能问」或者「不该问」,既不是权威主义的打压,也不是道德/智力层面的审判,而是说,这个问题本身是有逻辑错误自相矛盾的。

为什么这么说呢?假如有人站在南极点,问「我的南边是哪」,或者说「比我更南的是哪边」 可能大部分人的反应都会是「什么问题嘛,你都已经在最南边了,哪还有更南啊」。这个问题在本质上和「宇宙外面有什么」和「大爆炸之前有什么」是一样的。简单来说,南极点没有南边,宇宙没有外面,大爆炸也没有之前。因为只有在这个宇宙中才能提到空间,有了大爆炸才有了时间,脱离了这两个基础,谈及「外面」(空间)和「之前」(时间)都是没有意义的。

有人可能要说,我们看了好多科幻科普的读物,不是有平行宇宙嘛,那不就是我们的外面吗?不错,平行宇宙确实不在我们的宇宙里面,但这并不意味着它们在我们宇宙的外面。就好像一只蚂蚁如果不在一张纸的正面,那并不意味着一定在纸的反面一样,它可能在纸的里面,也可能在桌子上,还有可能在山洞里,而这些完全都是脱离了「纸」这个谈话基础的范畴(这个例子很烂,而且可能也会引起误会,不过没办法,时间和空间的概念太难想象了)。平行宇宙从本质上来说和我们的宇宙不在同一个时空里(我们的时空就是我们宇宙所在的4维空间)。我们可能在同一个更高维的空间里(现在科学界有一个流行的说法是11维,不过从来也没有实验能证明),但这并不意味着平行宇宙在我们的「外面」(大家可以想像一下【三体】里面描述的高维空间,平行宇宙在某些维度甚至可能和我们是重合的,但那并不意味着在我们「里面」)。

所以,题主的问题简单回答就是:根据我们现在已知的最合理的理论,我们的宇宙没有外面。宇宙没有边界,所有的物质、空间、能量,都在我们宇宙的里面。

至于说到行星为什么不会掉下去,要回答这个问题,必须得定义什么是「下去」。在太空里是没有「上」和「下」的概念的,这纯粹是人类由于地球引力的存在而产生的感知。不过这个问题想必在许多的纪录片、科普作品、科幻小说中被反复回答和演示过,题主可以去找找,了解一下。

至于第一个问题,这个问题问得太大了,可以从科学、哲学、社会、人文等等无数方面回答,而且任何回答都会显得苍白片面,我就不在这献丑了。大家仁者见仁,智者见智。也许,你的生命会因为思索这个问题而变得更加有趣一点。

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(分割线,后补)

从评论里看到有些朋友还是很迷茫,甚至有评论说物理学界很虚伪,不知道的问题就说问题不该问;也有评论说「说这个问题没有意义,那么霍金思考的问题是不是也没有意义」。所以想在澄清一下,说这些问题不能问到底是什么意思。

所谓的「没有意义」、「不该问」的问题,并不是说问题很难无法回答,更不是说问题很简单很愚蠢,而是 这些问题本身是自相矛盾的,是有悖论的 。大爆炸是我们宇宙的时空的起点,在大爆炸没有发生的时候,并没有时间这个维度,所以大爆炸并没有之前。既然没有之前,又谈何之前有什么呢?同样的,宇宙里才有空间,脱离了我们的宇宙,也就脱离了空间这个范畴,又谈何「外面」呢?

有一个很不恰当的类比,问这些问题就像在问「 爱因斯坦出生前他最大的成就是什么 」。没法回答,或者说,这个问题不应该问。因为只有在爱因斯坦出生以后,才有了这个人,谈他的成就才有意义。脱离了他的生命,也就脱离了他成就的范畴。

所以,正如 爱因斯坦没有出生前的成就 一样, 大爆炸没有「之前」,宇宙也没有「外面」。

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好多知友在评论里提出了很多很有意思的问题和观点,写了一篇专栏文章说了说我的看法。有兴趣的知友可以读一读。专栏文章链接:

知道我们不知道,并且明确知道哪些问题我们没法知道,也是很了不起的成就。 - 我们的征途是星辰大海 - 知乎专栏