宇宙是什么形状的?

宇宙是什么形状的?它到底有没有边界?这个问题一直是困扰许多人的问题,要弄清楚宇宙的形状和边界,除非我们能从宇宙中走出来,围着它转一圈,但我们可能永远也做不到这一点,我们所能做的就是利用我们所学所理解的知识来建立和宇宙最为相似的模型。


宇宙是什么形状的?


关于宇宙形状的思考实际上涉及到广义相对论的核心观点,即质量可以扭曲时空,空间中移动的物体以及其移动的轨迹是能将时空弯曲的。我们可以这样简单的想象一下:蹦床上有一个保龄球,这就像太阳扭曲了其周围的空间,然后再滚动一个石球使其经过保龄球的周围,以此来模仿行星在太阳轨道中运转。从石球的角度上来看,它的运动轨迹是一条直线,但旁观的我们可以看到其路径因为保龄球重压在蹦床上而被扭曲。现在我们把宇宙想象成一个巨大的蹦床,上有“保龄球”恒星,“实心球”黑洞,还有“石球”行星,这表示质量扭曲了每一处空间,所有这些质量产生的合力能够塑造宇宙的形状,所以我们在谈论宇宙形状时,事实上谈论的是宇宙的密度。


宇宙是什么形状的?


我们能想到的最简的宇宙形状是平面的,但这个平面并不是像纸一样的平面,它之所以是平的,是因为它没有曲度。如果宇宙的质量刚好能阻止其膨胀,宇宙的形状就不会变化。经过无限长的时间,它就会大得没有边际并永远的膨胀下去,速度非常慢但却不会停止;如果宇宙的质量过大,远远大于能阻止其膨胀时的质量,这时宇宙会有一个正曲度,这种情况下宇宙就会成为一个封闭的球体。虽然它是有限的,但却没有起来或终点。而这种质量最终会导致宇宙自己向内坍塌。如果是另一种极端的情况,宇宙没有足够的质量阻止其膨胀,它将变得没有边界,永远的膨胀下去,形状就像马鞍一样。目前的宇宙观测结果表明宇宙应该会在极长的时间或者干脆永远的膨胀下去,所以正曲度弯曲显然是不太可能的。但是它似乎也不具备适合负曲度的条件。


宇宙是什么形状的?


美国国家航空航天局(NASA)的威尔金森微波各向异性探测器,进行了一项探测遥远超新星的任务,其数据表明宇宙膨胀速率正在加快,但膨胀速率受到了暗物质(一种具有星际粘合作用的假想物质)质量的影响。由此我们可以得出结论,宇宙的形状非常接近扁平形。但这可能只是可观测宇宙的形状,因为光速是一个定值,这让我们只能看到过去的138亿年,很可能我们无法用现有的仪器和物理定律探测到一条完整的曲线,所以我们都知道宇宙不是扁平形的,但宇宙看起来几乎是扁平形。


宇宙是什么形状的?


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