level 11
飞雨曼殊纱
楼主
有限与无限,并非绝对概念
甚至可以说,这世上,没有几个是绝对的
观测的方法不同,有限与无限是可以转化的
比如一条直线,用长度来观测度量,他的度量值是无限的,起点与终点分别是+∞,-∞。
如果我们换一个观测度量,不用长度,而是用角度观测度量,一条直线的度量值是有限的2π,起点与终点分别是0与2π,
这时,长度意义下的无限长的直线,在角度意义下,只是个有限长的圆
宇宙是有限的还是无限的?
我们身处宇宙之中,宇宙对于我们来说,是个大而无形,
按理说,既然无形,也就无法观测度量,也就无所谓有限的还是无限。
那么,当代物理学中的有限宇宙说法,又是怎么来的呢?
这要追溯一个了不起的哲学家黎曼,他提出了一个假设:
无论是测量长度的尺子,还是测量角度的尺子,都是尺子,
可以把他们统一整合到一起,这就是度规。
关于度规,涉及微分几何学知识,
对数学头痛的,可以简单的把度规想象成,一个放了很多尺子的背包,这个背包是二维的矩阵,
对于由XY轴构造的二维世界,度规背包是个2×2格子的背包矩阵:
用X轴的单位长度量X轴的尺子,放在第1行第1列
用X轴的单位长度量Y轴的尺子,放在第1行第2列
用Y轴的单位长度量X轴的尺子,放在第2行第1列
用Y轴的单位长度量Y轴的尺子,放在第2行第2列
如果,禁止用X轴的单位长度量Y轴的尺子,用Y轴的单位长度量X轴的尺子。这样第1行第2列,第2行第1列的数值就记作0,这样的度规,称作正定度规
通常,我们说的度规,是指正定度规,也就是除主对角线之外的矩阵数值都是零。
经过适当的坐标系变换,任何度规,都能转化成正定度规。
对于三维世界,其度规是3×3格子的背包矩阵
现实中,由于我们在长宽高三个方向上,用的是相同的长度尺子(至少我们自认为是如此),
因此,三维宇宙的度规是主对角线(1,1,1)
在这个度规度量下,宇宙是大而无形的,你朝任何方向去度量,永远不会度量到头,
三维宇宙是无限的。
对于四维世界,其度规是4×4格子的背包矩阵,我们很自然的把时间作为第四维
然而,时间的度量并不是线性长度,而是旋转角度的,
其度规主对角线(1,1,1,-1),
正如前边所说:长度意义下的无限长的直线,在角度意义下,只是个有限长的圆
当我们用四维的角度看宇宙,由于时间的角度度量特性
使得本来无限的三维宇宙,成为了有限的四维圆球面
只有在四维宇宙观意义下,宇宙才是有限的,无始(点)无终(点)的。
四维宇宙观意义下,不含时间的三维空间,随时间发展而扩张,这就是常说的宇宙大爆炸
对于包含时间的四维宇宙本身,没有大爆炸,没有大挤,孤立而不改,自然而然。
黎曼假设的伟大之处,在于可以把大而无形,化作有形几何体,从而可以用有限研究无限。
黎曼假设不仅可以用来研究大而无形的宇宙,
也可用来研究抽象无形的概念,如理论、意识、美
当然,前提是我们可以用某种法子度量这些抽象概念,
在无法度量之前,一切都是扯。
2017年10月20日 09点10分
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甚至可以说,这世上,没有几个是绝对的
观测的方法不同,有限与无限是可以转化的
比如一条直线,用长度来观测度量,他的度量值是无限的,起点与终点分别是+∞,-∞。
如果我们换一个观测度量,不用长度,而是用角度观测度量,一条直线的度量值是有限的2π,起点与终点分别是0与2π,
这时,长度意义下的无限长的直线,在角度意义下,只是个有限长的圆
宇宙是有限的还是无限的?
我们身处宇宙之中,宇宙对于我们来说,是个大而无形,
按理说,既然无形,也就无法观测度量,也就无所谓有限的还是无限。
那么,当代物理学中的有限宇宙说法,又是怎么来的呢?
这要追溯一个了不起的哲学家黎曼,他提出了一个假设:
无论是测量长度的尺子,还是测量角度的尺子,都是尺子,
可以把他们统一整合到一起,这就是度规。
关于度规,涉及微分几何学知识,
对数学头痛的,可以简单的把度规想象成,一个放了很多尺子的背包,这个背包是二维的矩阵,
对于由XY轴构造的二维世界,度规背包是个2×2格子的背包矩阵:
用X轴的单位长度量X轴的尺子,放在第1行第1列
用X轴的单位长度量Y轴的尺子,放在第1行第2列
用Y轴的单位长度量X轴的尺子,放在第2行第1列
用Y轴的单位长度量Y轴的尺子,放在第2行第2列
如果,禁止用X轴的单位长度量Y轴的尺子,用Y轴的单位长度量X轴的尺子。这样第1行第2列,第2行第1列的数值就记作0,这样的度规,称作正定度规
通常,我们说的度规,是指正定度规,也就是除主对角线之外的矩阵数值都是零。
经过适当的坐标系变换,任何度规,都能转化成正定度规。
对于三维世界,其度规是3×3格子的背包矩阵
现实中,由于我们在长宽高三个方向上,用的是相同的长度尺子(至少我们自认为是如此),
因此,三维宇宙的度规是主对角线(1,1,1)
在这个度规度量下,宇宙是大而无形的,你朝任何方向去度量,永远不会度量到头,
三维宇宙是无限的。
对于四维世界,其度规是4×4格子的背包矩阵,我们很自然的把时间作为第四维
然而,时间的度量并不是线性长度,而是旋转角度的,
其度规主对角线(1,1,1,-1),
正如前边所说:长度意义下的无限长的直线,在角度意义下,只是个有限长的圆
当我们用四维的角度看宇宙,由于时间的角度度量特性
使得本来无限的三维宇宙,成为了有限的四维圆球面
只有在四维宇宙观意义下,宇宙才是有限的,无始(点)无终(点)的。
四维宇宙观意义下,不含时间的三维空间,随时间发展而扩张,这就是常说的宇宙大爆炸
对于包含时间的四维宇宙本身,没有大爆炸,没有大挤,孤立而不改,自然而然。
黎曼假设的伟大之处,在于可以把大而无形,化作有形几何体,从而可以用有限研究无限。
黎曼假设不仅可以用来研究大而无形的宇宙,
也可用来研究抽象无形的概念,如理论、意识、美
当然,前提是我们可以用某种法子度量这些抽象概念,
在无法度量之前,一切都是扯。