网站首页 首页 > 猎奇 > 宇宙 >  文章正文

我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?

发布时间:2019-07-23 16:08:34  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:233

      大爆炸的意义经常被误解。它被认为是一些东西在某处爆炸,然后爆炸的部分扩展到我们目前的位置。这是不正确的。在大爆炸之前,没有空间或时间。所以,大爆炸没有什么东西在“外部”。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解:根据大爆炸理论,宇宙是由一个极紧密、极炽热的奇点膨胀到现在的状态。
      宇宙只是从一个非常小的体积扩展到一个巨大的体积,这种扩张即使在今天也在发生。所以,我们现在所处的位置对应于早期宇宙中非常小的一些地方。因此,大爆炸发生在宇宙中的任何地方。它发生在所有地方,包括我们现在所在的地方。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解:哈勃超深空场描绘了远古时代的星系图景,根据大爆炸理论,它们处于一个更年轻、更致密且更炽热的宇宙。
      为什么宇宙看起来平坦?这是宇宙学中长期存在的一个令人困惑的问题。今天,大多数天文学家都相信暴胀理论(并且有一些证据支持这一点)。根据这一理论,宇宙在大爆炸后大约10^-30 秒内经历了指数式的膨胀。结果是,在暴胀时代结束时,原子大小的东西膨胀到太阳系的大小。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解: 从大爆炸形成的宇宙演化图解(左)。在这幅图中宇宙以二维呈现,第三维度是时间,向右是时间流动的方向。
      如果是这种情况,无论宇宙的原始几何形状如何,它对我们来说都是平坦的。就好比一个气球,我们可以很容易地看出它是球形的。现在将气球吹到一个非常大的体积,然后在它的表面放一只小蚂蚁。蚂蚁会认为它在一张纸上,因为它无法检测到曲率。换句话说,我们探测的距离太小,以至于无法探测宇宙中任何可能的曲率。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解:宇宙形状的三种可能选项。
      首先,你必须区分“宇宙”和“可观察的宇宙”。从技术上讲,“宇宙”构成了存在的一切,而“可观察的宇宙”构成了我们视界中存在的一切(即光有时间到达我们的宇宙体积).我们所做的每一次观察都局限于可观察的宇宙,我们无法确切知道视界以外发生了什么。但是很多人用“宇宙”作为“可观察宇宙”的简写,这会产生一些混乱。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解:艺术家对可观测宇宙的对数尺度构想,以太阳为中心,朝外是太阳系内行星和外行星,柯伊伯带,奥尔特云,南门二,猎户臂,银河系,仙女座星系,邻近星系,宇宙纤维状结构,宇宙微波辐射以及处在边缘的不可见的大爆炸等离子体。
      因此,当我们说“WMAP提供了宇宙平坦的强有力证据”时,我们真正说的是“WMAP提供了可观察宇宙平坦的强有力证据”。
      然而,根据暴胀理论,即使宇宙有一定的曲率,可观测的宇宙仍应该在我们能够测量它的水平上保持平坦。但我们不知道暴胀理论是否正确。所以的确,做像WMAP这样的实验很重要。如果我们发现了可观察宇宙中平坦度的偏差,那么它将提供反对暴胀理论的证据。
    我们的宇宙会是什么形状?如何理解“宇宙是平的”?
      图解:威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)拍摄到宇宙在大爆炸发生后宇宙微波背景的影像。