首页 > 探索 > 平滑宇宙?我们的宇宙到底是什么形状?

平滑宇宙?我们的宇宙到底是什么形状?

什么是空间形状?我们常常认为空间总是空荡荡的,事件发生于其中,就像仓库一样等待着被填满,或者一个上演宇宙事件的舞台一样。但广义相对论认为空间不仅仅只是纯粹的空旷,它应该是一个物理动态的模型,并且这个理论已经被许多实验证明了。

由于物质和能量的原因,空间是可以弯曲的,所以它可以曲折物体的运动轨迹,引力波可以使空间产生涟漪,并且空间本身可以膨胀,在两个物体间产生更多的空间。所有这些现象都可以被描述为一个观点:空间曲率(时空曲率)。

在平滑的时空中(没有物质和能量),平行运动的物体沿着原有平行轨迹运动。在曲率空间中(比如在星球或者黑洞附近),平行轨迹会汇聚。在负曲率空间中,平行轨迹会发散。但是对于空间整体来说呢?如果空间曲率处处为正,那么空间形状只有一种,一个巨大的球体,如果你沿着一个方向走足够长的距离,你就会回到起点。如果空间处处平滑,它的形状就会变的非常简单,向着无限远处延申,或者周期性循环,这就像某些电脑游戏一样。如果空间曲率处处为负,那么做运动将成为不可能。

那么空间到底是什么形状的呢?基本上,有两种测量宇宙大尺度曲率的方法。第一种使测量三角形的内角和。如果空间使平滑的,那么内角和为180度。若是空间有曲率,那么内角和会因为曲率大于或小于180度。其实宇宙学家们已经通过观测早期宇宙的照片和研究照片中点之间的空间关系,做了类似于测量三角形内角和的工作。

第二种测量空间曲率的办法就使测量导致空间发生弯曲的物质的物理属性:宇宙中物质与能量的密度。宇宙学家们同样也做了相对应的观测。结果发现在这两种测量中,宇宙都相当的平滑(误差范围在0.4%内)。但在你为我们没有生活在超级球体上而感到失望之前,让我告诉你一个大问题,事实上,我们生活的平湖宇宙,其实是一个巨大的宇宙级巧合。如果宇宙稍微多一点的物质和能量,空间将向一侧弯曲,如果宇宙稍微少一点能量和物质,那么空间就可能向另外一个方向曲折。但是根据目前已知的信息,我们似乎刚好生活在物质能够保持宇宙完美平滑的数量上。

这个数量相当于平均每立方米内有5个氢原子。如果相反,每立平方米内有6个或4个氢原子那么宇宙就弯曲的更多或者更少。目前我们并不知道我们的宇宙恰巧有如此正好的密度。每当谈起宇宙的密度时,我们的知识也变得平淡无奇。

本文来自投稿,不代表本人立场,如若转载,请注明出处:http://www.sosokankan.com/article/466750.html

setTimeout(function () { fetch('http://www.sosokankan.com/stat/article.html?articleId=' + MIP.getData('articleId')) .then(function () { }) }, 3 * 1000)