一个在黑洞附近诞生的文明,测出来的π大小是否和我们一样?

瞻云 2023-07-27 18:05:40

他们用尺子测量出来的π和我们并没有区别,就是 3.1415926……

然而他们观测(或者说用光测量的)到的π,则随着空间曲率的不同,在不同的地方有着完全不同的值。

黑洞周围的空间,其实就是一个黎曼空间(内部曲率大,外部曲率小):

这个黑洞文明用尺子(或者用脚步丈量),无论居住在哪里,它们所画的圆,π都会和我们一样。

不过,作为外部观测者来说,我们看到他们所画的圆应该是这样:

如果在黑洞边缘画圆,圆就会是一个靠近黑洞部分收缩,远离黑洞部分放大的形状。这是因为内部曲率更大,空间更加压缩。外部曲率更小,空间更加膨胀。

那么对于外部观测者看来,它就不会是一个正常的圆,计算出来的π值自然可能和我们不一样(当圆心不在黑洞中心时,甚至半径也在变化,只能求平均半径和π值)。

但如果我们把视野放在足够小的局部,用尺子去测量它的圆弧时,又会发现它是一个标准的圆,π的大小也完全符合数学逻辑。

这是因为,无论人还是尺子都是空间的一部分,大小都是随着空间曲率变化而变化的。在圆靠近黑洞的部分,尺子会变得更短(相对于外部观测者)。而远离黑洞的一部分,则变得更长。

这样,就造成最终用介质测量出来的数据,依旧是一个标准的圆。

因此,对于这个文明,会发现这样的奇怪的现象:

当它们画一个足够小的圆时,会发现整体观测这个圆是很标准的,π值和我们没区别。

当他们用尺子,根据标准的弧度画出一个巨大的圆时,它们观测这个圆的局部时,它总是可以接近完美(局部空间接近平直)。然而,当他们逐渐远离这个圆,同时观测这个圆的整体时,会发现这个圆,变得不规整了。

而且他们还发现,把圆画在不同的位置。在外部观测时,圆的形状都截然不同,而且测出来π也完全不同。

鼠标画的圆不标准,不要介意

虽然为了日常生活计算方便,它们依旧会使用那个尺子测量出来的,固定不变的π 。

然而,为什么不同位置的观测尺度和 π 总是在不断变化呢?

这个现象,会让这个文明在发展出高等数学前极其的困惑。

不过高等数学发展以后,这个世界的黑洞文明黎曼很容易根据观测到的数据,发现了自己所在的世界是一个非平直的空间,于是发展出了黎曼空间。

而这个世界的黑洞文明爱因斯坦,也很容易判断出光速不变原理,提出了相对论。

所以,对于黑洞附近的文明来说,它们所用的π,其实和我们不会有任何的差异。

然而因为观测数据和介质测量数据的差异,这会让他们很快发现相对论效应,极有可能成为这个世界的基本常识。

PS:

当讨论黎曼空间的时候,我们一般会认为黎曼空间的π比平直空间的更小。

但其实,这个结果是站在外部观察者的视角得出来的。

对于生活在这个空间上的人来说,它们的尺度和速度都是随着曲率的不同而变化的。因此,用尺子或脚步丈量的数据结果,和我们这个世界并不会有任何的不同,自然π也一样。

4 阅读:2122
评论列表
  • 数学发展的终极目标是,抽象性(就是不依赖于现实而存在),维度无限性、各向同性、量化均匀性。

  • 2023-07-28 22:27

    因为光线也会因为空间变化而变化,所以远处观察到的依然是一样的,黑洞临界点内的光线出不来,外边的物质光线又会严重扭曲,实际观测到的只会是黑洞后方的恒星光芒经过引力透镜产生的虚像,或者黑洞临界点外边物质加速摩擦产生的辐射,

  • 2023-07-29 06:46

    黑洞周边有很多高能量,是无法产生文明的。

    小叶 回复: 宇宙用户66xxxx658
    有那个技术边缘区域跟中心区域是一样的,唯一的区别中心区域不用跑来跑去。
    宇宙用户66xxxx658 回复:
    无法产生文明,但是可能会有高等文明需要那些黑洞的能量而跑过去。
  • 2023-07-31 13:18

    这货是把自己绕晕了然后胡说八道!

  • 2023-07-30 04:17

    按照相对论的观点,引力是时空弯曲的结果,同时也导致月球围绕地球旋转,那么月球就应该是越转越往下沉,而且它的周长也越来越短,然后我们根本没看到这种现象,所以说用相对论解释引力是错误的

    用户10xxx60 回复:
    确切说时空弯曲是引力表现的形式,引力产生予质量。质量产生微观粒子在希格斯场自旋。至于为啥会自旋,为啥希格斯场广泛存在,就不知道了[笑着哭]
    下雨天的晚上 回复:
    你就先说从宇宙尺度看 哪边是下[笑着哭]
  • 2023-07-28 22:54

    是一样的 因为这个不是测量出来的,而是通过三角函数计算出来的

  • 2023-07-29 09:15

    兀是测出来的?

  • 2023-07-29 12:27

    我想知道这个宇宙是怎么形成的。如果是一个黑洞,那这个世界就没有生命了

  • 2023-07-29 12:27

    数学发展的终极目标是,抽象性(就是不依赖于现实而存在),维度无限性、各向同性、量化均匀性。

  • 2023-07-29 17:32

    那么问题来了,怎么样画出一个巨大的圆呢?

  • 2023-07-30 04:17

    我觉得应该有,的和差不多

  • 2023-07-30 16:01

    小扁,脑洞大开,想多了![汗]

瞻云

简介:科普作家,生物学、物理学领域创作者