仅用简单思想实验，就知道宇宙不可能是无限大的

原标题：仅用简单思想实验，就知道宇宙不可能是无限大的

记得在上小学的时候，老师经常告诉我们说：宇宙是无限大的。而在现代宇宙学建立起来之前，无数的思想家、哲学家，也都是在说，宇宙是浩瀚无边的，大到根本不可能找到边界。这样的论述充斥了诸多的文学作品，一直给我们一种印象，那就是宇宙很大，大到根本不能以数值来衡量。而有些人却在依靠直觉在猜测：任何一个东西都有边界，包括宇宙也是，说不定宇宙有一个不为人知的边界？如果宇宙有这样的边界，那么宇宙就不可能是无限大的，而是有限大的。总之，关于宇宙到底是无限大还是有限，一直被争论不休，大家也都缺乏必要的理论工具，完全是依赖直觉做个人的判断。

但是，在现代宇宙学建立之后，对于这样的问题已经有了初步的、可靠的、确凿的答案。这个答案就是：宇宙是有限无边的集合体。

等等，不是说宇宙是无限大的吗？很多人对此迷惑不解。其实，我们小时候被灌输“宇宙是无限大的”说法，这种说法并没有足够的科学依据来支撑，只是思想家们的一种猜测，或者是一种想象力。如果我们做一个思想实验，就可以推翻“宇宙是无限大的”这样的说法。

比如，如果宇宙空间真的无限大的，那么宇宙之中就应该拥有无数颗星球，恒星就是一种。假设宇宙有无数数量的恒星的存在，那么恒星发射出来的光芒也应该是无限的，这样我们抬头看夜空，就应该看见一片亮堂堂的景象，而不可能是漆黑的一片。

我们再往下想，如果宇宙有无限数量的恒星，而恒星由于具有质量，有质量就会产生万有引力。而万有引力是没有力的最长传播距离限制的，或者说，万有引力可以光速传播到无限久远。那么，在宇宙空间中，无数数量的恒星或者其他天体，它们之间将经历一场旷日持久、永不妥协的万有引力的拔河比赛，这种万有引力场之间的拔河比赛是此消彼长的，处于一种不断打破平衡的永久动态之中。这样的话，任何一个原本处于平衡状态的天体系统都不可能长期保持“稳定合作关系”。

像太阳系的万有引力场，原本是大致互相之间保持一个平衡状态的，太阳居于太阳系的质量中心点的位置，其他太阳系内所有的行星、类地行星、小行星、岩石、粉尘、气体，都被太阳的万有引力所牵引，围绕太阳这颗恒星它做有规律的运动。但是，如果这个有规律的万有引力场被来自于其他恒星的此消彼长的万有引力打破，我们的太阳系系统就会非常的混乱，早就不能维系固有万有引力场的平衡了。而在一个混乱的区域内，地球也不可能诞生人类这样的智慧生物。

我们再想象一下，地球和月球是一个极其微妙的双星系统，自古以来，月球就围绕着地球做一定规律的环绕运动，这种环绕运动大体是稳定的，变化是微小的。如果有较大的变化，月球就会脱离它原有的轨道，要么坠入地球，要么远离地球，最终进入茫茫的太空。可是依据天文学家的观测，月球每年确实是在远离地球，但是这种变化的幅度非常细微，简直可以忽略不计。而月球存在的时间和地球差不多，都有45亿年以上历史，但是过了这么久，外界传播过来的万有引力“拔河赛”，并没有破坏地球与月球之间的引力平衡。或者说，月球和地球之间的“合作”是长期稳定的，它们之间大体上居于一个长期平衡的状态，月球并没有脱离地球的引力控制，从而遁逃入茫茫的太空。

以上，就是思想实验的推理。从推理来看，如果宇宙真的无限大的，那么宇宙空间处处都会处于一种混乱的、“非合作”、“非长期稳定”的引力场之中，所有的稳定的天体系统都会不复存在，而是混乱不堪。

这也就是说，物理规律不允许宇宙是无限大。所谓的“宇宙是无限大的”说法，仅仅是文学上的一种修辞说法，是一种比喻。我们可以认为，这种比喻象征着宇宙是“非常大”，所以宇宙之中包含的信息量也是非常大、非常复杂的，大到我们人类穷极一生，都无法彻底去掌握这些庞杂的信息。这样来看，说“宇宙是无限大的”也没有太多的错误。而爱因斯坦在1915年建立的广义相对论，则允许宇宙空间是有限大的，而且宇宙空间之中包含着有限的物质和能量。爱因斯坦认为，我们观察宇宙，不能以过去的那种三维的、静态的、传统的直觉来想象，而是要在脑海之中建立一个全新的四维的宇宙模型。在爱因斯坦的宇宙模型之中，物质的质量会扭曲空间，宇宙空间是被有限物质的所扭曲的，从而诞生一个有限空间范畴的类似球形的宇宙。爱因斯坦的这种说法得到了主流科学界的认同。

那么，如果我们有一天有了超级发达的科技，我们可以用手触碰这个体积有限大的“球形宇宙”的壁膜时，会经历什么呢？宇宙的“有限无边”的“无边”，又代表了什么具体的涵义呢？我下期再聊这个话题。

作者：怀疑探索者