我们已知关于宇宙形状的一切可能都是错的。根据一项新的研究,宇宙可能不是像床单一样平坦,而是像一个巨大的气球一样弯曲,而且这个气球还在不断膨胀。
这是发表在《自然-天文学》(Nature Astronomy)杂志上的一篇论文的结论。该论文研究了宇宙微波背景(CMB)的数据,这是大爆炸遗留下来的微弱热辐射。然而,并不是所有人都信服这项新研究。研究人员的发现基于2018年发布的数据,既与多年来的传统观点相悖,也与最近另一项基于同一宇宙微波背景数据集的研究矛盾。
这篇新论文称,如果宇宙是弯曲的,那这种弯曲会十分平缓,对我们的生活,或者太阳系甚至银河系的移动都不会产生很大的影响。但是,如果我们走出银河系,深入到黑暗太空中,一直以直线行进,那么最终你会绕一个圈,回到开始的地方。宇宙学家将这一概念称为“封闭宇宙”。尽管已经存在了一段时间,但封闭宇宙的概念并不符合现有的宇宙运行理论,因此在很大程度上被科学家拒绝,取而代之的是所谓的“平坦宇宙”。在平坦宇宙中,宇宙向各个方向延伸,没有边界,也不围绕自身循环。现在,研究人员在测量宇宙微波背景时得到了异常的数据资料,为封闭宇宙观点提供了坚实的(但不是绝对的)证据。
梅尔基奥里在接受采访时表示,开放宇宙就像一条被拉伸的床单,而封闭宇宙则更像一个膨胀的气球。无论哪种情况,整个宇宙都在扩张。当床单展开时,每个点都在一条直线上远离另一个点;当气球膨胀时,其表面的每个点也离其他点越来越远,但由于气球的曲率,使这种远离运动的几何学更加复杂。
“这意味着,如果有两个光子,当它们在一个封闭的宇宙中平行移动时,它们(最终)会相遇,”梅尔基奥里说道。但是,如果是在一个开放、平坦的宇宙中,光子在不受干扰的情况下,会一直沿着平行方向运动,而不会相互作用。
梅尔基奥里表示,传统的宇宙膨胀模型表明,宇宙应该是平的。当我们回溯到宇宙膨胀的开始,到大爆炸后最初的0.0000000000000000000000001秒,根据大爆炸模型,你会看到一个难以置信的时刻:宇宙从最初那个无限小的点开始爆发,然后以指数级膨胀。迅速膨胀的物理学模型指向的是一个平坦的宇宙,这也是大多数科学家支持“平坦宇宙”的首要原因。
梅尔基奥里指出,如果宇宙并不平坦,你就必须“微调”原始机制的物理原理,使其完全吻合,并在此过程中重新进行无数其他的计算。研究人员在新研究中写道,这一
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