Big Bang Introduction
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0:00 - 0:02下面回到宇宙膨胀的问题
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0:00 - 0:02不久后 球体比原来大了一些
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0:00 - 0:03不管朝哪个方向 你最终都能回到原点
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0:00 - 0:05也就是说 宇宙中任一点来看 一切都在远离 离得越远 远离越快
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0:00 - 0:05也就是说 宇宙中任一点来看 一切都在远离 离得越远 远离越快
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0:00 - 0:03也许你会想 这外面难道不是还有东西吗
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0:00 - 0:04也许你可以说 三维宇宙之外还有别的东西
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0:00 - 0:02事物之间会越来越远
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0:00 - 0:02以后我还会讲到相关证据
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0:00 - 0:02但一切都在远离一切
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0:00 - 0:03你最终会从屏幕外这个方向回到原点
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0:00 - 0:02再之后 球体可能会变成这样
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0:00 - 0:04可以想象一下 如果球面上有2点离得这么远
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0:00 - 0:05因此我们可以这样考虑 大爆炸时 膨胀时没有中心点
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0:00 - 0:05因此我们可以这样考虑 大爆炸时 膨胀时没有中心点
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0:00 - 0:03在这种三维曲面中 答案是否定的
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0:00 - 0:03大爆炸一开始 也许这是一个很小的球体
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0:00 - 0:01如果有更多维度
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0:00 - 0:03它难道没有膨胀到某种空间中吗
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0:00 - 0:02我们再来考虑可观测宇宙
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0:00 - 0:02我们的四维球体是这样的
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0:00 - 0:03我就讲到这里 你们可以自己思考一下
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0:00 - 0:02我画些阴影 这样更有立体感
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0:00 - 0:03所有空间都在其中 空间自身在膨胀
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0:00 - 0:05整个宇宙就是这个三维曲面 四维球体的这个三维球面
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0:00 - 0:03模型是这样的 你可以考虑大爆炸后不久
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0:00 - 0:02此时这个球体较小
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0:00 - 0:02然后在这些的基础上
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0:00 - 0:02第四维度就是时间
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0:00 - 0:03讨论为什么大爆炸是目前最好的理论
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0:00 - 0:01这2点… 画3点吧
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0:00 - 0:03这3点相互之间的距离都会越来越远
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0:00 - 0:02这难道不是宇宙的一部分吗
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0:00 - 0:04随着四维球面膨胀 这个泡泡 这个气球 会被吹大
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0:00 - 0:03随着宇宙在时空中膨胀 一种考虑方式是
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0:00 - 0:03需要知道 宇宙并没有膨胀到任何空间中
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0:00 - 0:02现在占主导的宇宙形成理论
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0:00 - 0:02是我们常说的大爆炸理论
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0:00 - 0:03也就是说宇宙始于一个无限小的点
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0:00 - 0:02一个无限小的奇点
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0:00 - 0:02然后大爆炸 这一点开始膨胀
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0:00 - 0:02逐渐形成宇宙现在的样子
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0:00 - 0:04最初我是这样考虑它的 根据大爆炸这个名字
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0:00 - 0:03我可以想象出一个爆炸的图景
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0:00 - 0:03一切都缩在无限小的点之内 然后爆炸开
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0:00 - 0:03所有物质都喷往四方 随后开始凝聚
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0:00 - 0:03形成星系 超星系团 然后继续凝聚
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0:00 - 0:02在其内部形成恒星和行星
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0:00 - 0:02最终得到如今宇宙的形态
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0:00 - 0:03但这样考虑大爆炸有一些问题 首先
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0:00 - 0:03考虑大爆炸时 我们考虑的不是物质
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0:00 - 0:03宇宙所有质量或物质都集中在一点
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0:00 - 0:02而我们考虑的是空间膨胀
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0:00 - 0:04我们讲的不是空间内物质膨胀 而是空间本身膨胀
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0:00 - 0:04我们讲的不是空间内物质膨胀 而是空间本身膨胀
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0:00 - 0:02这里 所有这些东西在膨胀
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0:00 - 0:03这是膨胀到别的什么东西里吗
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0:00 - 0:02如果最外部的物质是这些
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0:00 - 0:01那其外面是什么
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0:00 - 0:04这外面不是空间吗 空间本身膨胀作何解释
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0:00 - 0:03这种考虑方式还意味着这是最远的东西
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0:00 - 0:02这是宇宙的边界吗
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0:00 - 0:01宇宙有边界吗
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0:00 - 0:03答案是这样的 这也是我们要处理的东西
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0:00 - 0:01一 宇宙没有边界
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0:00 - 0:04二 外面也没有空间 我们不是膨胀往另外一个空间
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0:00 - 0:03我将解释为何如此 但愿你们能明白
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0:00 - 0:02最好的考虑方式是进行类比
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0:00 - 0:04假设这里有一个二维空间 它具有有限面积
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0:00 - 0:03它不是无限大的 而且它没有边界
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0:00 - 0:03初看起来 这可能会有一些难懂
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0:00 - 0:04如何构建一个面 使其没有边界但面积有限
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0:00 - 0:03似乎存在面积的面 都是有边界的
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0:00 - 0:03你可以考虑二维空间是一个曲面
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0:00 - 0:02最简单的例子就是球面
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0:00 - 0:01我画一个球面
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0:00 - 0:02这里我画一些经纬线
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0:00 - 0:03我画些阴影 让它看起来更像球面
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0:00 - 0:03球面有有限面积 你可以考虑气球表面
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0:00 - 0:02或者泡泡表面 或地球表面
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0:00 - 0:02面积有限 但没有边界
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0:00 - 0:03不管你朝哪个方向走 绕一圈后
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0:00 - 0:02你将总会回到出发点
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0:00 - 0:03下面考虑一个具有同样性质的三维空间
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0:00 - 0:04还是具有有限面积… 这里不能再说"面积"了
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0:00 - 0:04因为现在讨论的不再是二维曲面 我画一下
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0:00 - 0:02这里我们考虑的是三维曲面
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0:00 - 0:03这里不是有限面积 而是有限体积
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0:00 - 0:02而且没有边界 如何做到呢
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0:00 - 0:01讲有限体积
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0:00 - 0:03你可能会想到一个立方体的体积
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0:00 - 0:01但这显然有边界
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0:00 - 0:02你可能会想到球体的体积
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0:00 - 0:03但这显然也有边界 也就是表面
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0:00 - 0:05那么如何构建一个三维曲面 使其体积有限但没有边界呢
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0:00 - 0:03接下来我要讲的东西 将很难形象思维
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0:00 - 0:04不过为了形象理解它 我将画一个和这边一样的东西
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0:00 - 0:02这需要通过类比来想象
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0:00 - 0:05除非你的大脑结构特殊 能够想象这种超过三维的空间
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0:00 - 0:03我讲清楚一点 原来是二维曲面
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0:00 - 0:04原来的二维球面上 你只能朝2个方向运动
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0:00 - 0:042个相互垂直的方向 可以这样运动 可以这样运动
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0:00 - 0:04可以在二维曲面内左右运动或者上下运动
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0:00 - 0:02这是三维球体的二维球面
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0:00 - 0:04类比考虑这个 这是一个四维空间内的三维曲面
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0:00 - 0:03你可以用数学来审视它 数学上并不难
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0:00 - 0:02这是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:02我还是用相同方式来画
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0:00 - 0:04这里用二维曲面来形象考虑三维曲面的情况
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0:00 - 0:01这其实是一样的
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0:00 - 0:03当然 我没有说这就是宇宙的实际形状
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0:00 - 0:02实际形状是怎样谁都不知道
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0:00 - 0:02但我们知道它确实存在曲率
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0:00 - 0:03我们不知道形状 但球面是最简单的
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0:00 - 0:03其它形状也有可能 比如环也满足
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0:00 - 0:02有限体积且没有边界
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0:00 - 0:01我澄清一下
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0:00 - 0:03其实我们不知道宇宙是否是有限体积
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0:00 - 0:02这仍然是一个开放式问题
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0:00 - 0:04但这里我想展示 有限体积同时无边界是有可能的
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0:00 - 0:02而且多数人相信…
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0:00 - 0:02"相信"在这里是基于证据的
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0:00 - 0:03多数人相信宇宙体积是有限的
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0:00 - 0:03特别是考虑大爆炸理论的时候
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0:00 - 0:02这隐含了有限体积的假设
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0:00 - 0:03这个体积会大得难以想象 但仍是有限的
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0:00 - 0:02假设是这样一个球面
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0:00 - 0:02这是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:02我绘制不出四维球体
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0:00 - 0:03假设这是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:04朝任意方向 绕一圈后 你都会回到原来的位置
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0:00 - 0:04朝任意方向 绕一圈后 你都会回到原来的位置
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0:00 - 0:01当然 宇宙太大
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0:00 - 0:04哪怕是光 都需要难以置信的时间才能穿过宇宙
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0:00 - 0:02更何况球面还在膨胀
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0:00 - 0:03膨胀可能会太快 导致光都无法回到原点
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0:00 - 0:04但理论上 足够快的话 我们是可以绕一圈
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0:00 - 0:01然后回到原点的
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0:00 - 0:03记住 这里是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:03记住 这里是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:04这是三维曲面 但我这里只能画出两个维度
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0:00 - 0:03如果说宇宙是四维球体的三维球面
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0:00 - 0:02这意味着如果你一直往上走
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0:00 - 0:01你会从下面回来
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0:00 - 0:02你往上面一直走 一直走
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0:00 - 0:02最后你会回到最初的出发点
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0:00 - 0:04这个距离将会大得难以想象 但最终你会回来
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0:00 - 0:04如果你往右走 绕一圈后 你也将回到原点
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0:00 - 0:04如果你往右走 绕一圈后 你也将回到原点
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0:00 - 0:04如果你往屏幕里这个方向走 这样画吧 往屏幕里
- Title:
- Big Bang Introduction
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- Video Language:
- English
- Team:
Khan Academy
- Duration:
- 11:03
|
Jenny_Zhang edited Chinese, Simplified subtitles for Big Bang Introduction |