宇宙是个……球?

发布时间:2016-8-6 16:01:04 编辑:科技资讯 浏览:

我们不可能同时看到宇宙的所有地方,我们只能在我们的所在之处观察宇宙。我们的视角是有局限的。正因如此,我们常常会下意识地把宇宙想像成一个球体,而我们正好位于这个球体的中心。

但宇宙实际上并不是一个球体,因为我们能够了解宇宙的形状——它的几何特征。

我们知道,三点可以连成一种封闭的几何图形——三角形。毫无疑问,三角形三个内角度数相加正好是180度。

但如果这个三角形所在的面不是平面,而是曲面呢?

宇宙是个……球?
空间曲率的不同,会导致三角形三个内角度数相加值不同。NASA / WMAP

要记得,空间是可以弯曲的。

空间的弯曲如果是反向的,那么它看上去就像一个马鞍。在这样的曲面上,三角形的三个内角相加,就会小于180度。

假如空间的弯曲是正向的,那么它看上去就会接近于球形。在这样的曲面上,三角形三个内角度数之和是大于180度的。

宇宙是个……球?
空间的几何学特征,会反映在宇宙微波背景上。劳伦斯·伯克利实验室

宇宙恰好为我们提供了一种测量空间曲率的方法——不同的空间曲率,会给宇宙微波背景带来不同的影响。

假如宇宙的几何学特征像封闭的球体(正曲线),那么光线沿着这种正曲线的传递,会让宇宙微波背景中的“热点”看上去比理论值大;如果宇宙像个马鞍(开放的负曲线),那么这些“热点”看上去就会比理论值小。

如果宇宙是平直的(没有曲率),那么这些“热点”看上去就不大也不小。我们的实际观测结果是第三种。

宇宙是个……球?
在我们可以看到的宇宙之外,很可能还有更多的宇宙存在

通过这样的观测和计算,我们可以得到一个有力的证据——宇宙是平坦的,它没有曲率的变化——至少在我们目力所及的、直径在920亿光年(因为宇宙的膨胀)以上的可观测宇宙,以及比它大400倍的范围内都是如此。

宇宙是个……球?
太阳系是宇宙的中心?

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