研究发现:宇宙可能是个循环,朝一个方向走,会从另一边返回原地( 二 )


但是由于引力的缘故 , 想要在上下这个维度移动非常困难 , 而且从外太空上看地球的话 , 地球表面的生物可以被当作二维平面上的生物 。
由于地球是个由二维表面构成的三维球体 , 所以麦哲伦当年一直往西航行 , 最终从东边回到了原地 。 所以说地球表面是无界的 , 但体积、表面积是有限的 。
那么一个由三维表面构成的高维球体呢?
生活在三维空间中的生物其实也一样 , 你朝一个方向不断的前进 , 只要速度足够快 , 你就可以在有生之年 , 从另一边返回原地 。 这就是一个封闭的有限但无界的宇宙 。
当宇宙真实的能量密度大于临界密度的话 , 宇宙就是一个开放的三维马鞍球面 , 这样的宇宙也是无限无界的 。 可以一直膨胀下去 。
接下来最重要的就是测量宇宙的真实能量密度了 , 宇宙如此浩瀚 , 物质星系如此之多 , 还有我们不清楚成分的暗物质存在 , 直接测是不可能的 , 也办不到 。
不过我们有个非常巧妙的办法 , 我们知道空间的曲率可以改变万物运动的路径 , 光线也不例外 。 我们可以观察在宇宙中传播了非常远的光线 , 就可以在整个宇宙的大尺度上看到宇宙空间的曲率 , 当然也就知道了宇宙的形状 。
那么选择何种光线呢?
最佳的候选者就是微波背景辐射的光子 , 这些光子可是在宇宙传播了138亿年 , 宇宙空间的曲率到底怎样 , 我们就可以在微波辐射的功率谱中看到 。 仔细看下图 , 并阅读文字:
如果宇宙有形状光线就会弯曲 , 微波辐射的热点、冷点大小就会发生变化 , 如果没有曲率那光线也不会弯曲 。
这其实就是在观测整个宇宙的引力透镜效应 。 上世纪我们测量的结果是 , 宇宙空间没有可分的曲率 , 这就说明宇宙是平坦的 , 能量密度和临界密度几乎一致 。
但是在发表的论文中 , 科学家重新研究了普朗克卫星对微波背景辐射的观测数据 , 发现了存在比标准中预测的更强的透镜振幅 。
一个正曲率的宇宙就能解释这个现象 。
也就是说 , 微波背景辐射的热点经过整个宇宙空间的透镜效应变大了 , 并且计算出宇宙真实能量密度比之临界密度高5% 。
这说明整个可观测宇宙表现出了轻微的正曲率 , 那么整个宇宙呢?当然就是一个封闭的球体 。 研究人员说 , 这个形状的宇宙几率高达99% 。
也就是说 , 我们真实的宇宙是上图这样的 , 如果从更高的温度看 , 它就是一个由三维空间构成的高维球体 , 我们就生活在这个高维球体的表面 。
在小尺度上看 , 我们看到的宇宙是平坦的 , 就算在可观测半径460光年的范围内曲率都小的微不足道 。 其实就跟我们生活在地球上一样 , 只不过地球是由二维平面构成的三维球体 , 相比宇宙降低了一个维度 。
目前我们对哈勃常数(宇宙膨胀率)测定的并不是很准确 , 这个数值不准就导致了临界密度不准 , 临界密度不准就造成了我们对宇宙形状的判断也不是很准确 。
仅仅一个微波辐射热点的异常透镜证据 , 还不至于完全确定宇宙的形状 , 所以这依然是未来有待解决的问题 。
【研究发现:宇宙可能是个循环,朝一个方向走,会从另一边返回原地】总的来说 , 根据以外我们对地球形状判断 , 我更加相信一个封闭的三维球面宇宙 。

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