宇宙是什么形状的?

宇宙是什么形状的?

要想了解宇宙在哪里、如何终结,甚至是否终结,我们需要回答的问题数不胜数。但所有证据表明,我们并非只是悬浮在某种自由形式的虚空之中:空间会围绕任何有质量的物体弯曲,就像蹦床在掉落的球下凹陷一样;黑洞会像宇宙池塘中的鹅卵石一样发出引力波的涟漪;星系之间的间隙会随着时间的推移而伸展和扭曲。所有这些扭曲都让我们对整个宇宙的形成方式有了些许了解。尽管巨大的物体在时空结构中布满了小凹陷和小丘,但天体物理学家认为,所有这些变化的平均方式可能会揭示出宇宙的真实形态。宇宙向外弯曲的程度是否大于向内弯曲的程度,还是一切都摇摇晃晃地变成基本平坦的?这些草图展示了这种拉伸可能如何发生。

正曲率亚历山德罗·鲁斯蒂吉

我们的宇宙可能和我们称之为家园的地球一样圆。在这个现实中,向任何方向移动最终都会把你带回到你的起点——就像绕着我们的赤道短途旅行一样。然而,这种想象并不是无限的;你走路时不会发现无尽的未开发土地。但由于终点与起点无缝连接,你永远不会到达它的边缘。

负曲率亚历山德罗·鲁斯蒂吉

这个天体普林格尔图是说明宇宙质量不足以减缓大爆炸留下的膨胀的最佳方式。如果没有所需的密度来阻止膨胀,时空就会向内倾斜并无限延伸。不可能完整地绘制出这种 4D 现象(别忘了时间!)的 2D 草图,但关键是:两个沿平行线移动的物体只会随着时空扭曲而越来越远。

零曲率亚历山德罗·鲁斯蒂吉

根据我们对宇宙早期物质分布情况以及当今能量和物质密度的了解,大多数天体物理学家认为宇宙可能是平坦的。沿平行线移动的物体将保持平行。但不要对这种看似简单的形状感到绝望;就像你可以把纸卷成令人费解的莫比乌斯带一样,我们居住的世界可以进行各种多维曲折,同时仍保持其平坦性。

太空简史

公元前 130 亿年起初,万物存在于一团物质中。大爆炸创造了我们今天所见的无垠虚无。

公元 1000 年代,波斯的阿布·拉伊汗·比鲁尼提出了地球自转的理论,这推翻了万物围绕我们旋转的观念。

1584 年,意大利理论家乔尔丹诺·布鲁诺假定我们的太阳系不是所有存在的中心,而只是众多存在中的一个星团。

1929 年,埃德温·哈勃通过望远镜观测星系运动,证明宇宙不是静止的,而是一直在膨胀。

1964年美国发现的宇宙微波背景辐射最终使​​大多数天文学家相信了大爆炸理论的有效性。


这个故事最初发表在《大众科学》杂志的“Out There”专栏中。

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