地球不是平的,但宇宙可能是平的

作者: Dr. Alfredo Carpineti

来源: IFLScience

发布日期: 2022

本文讨论了宇宙形状的问题,指出目前最好的猜测是宇宙是三维平坦的,并探讨了不同密度条件下的宇宙几何形状,以及暗物质和暗能量对宇宙几何的可能影响。

在宇宙的许多谜团中,有一个看似简单但却直击我们对宇宙无知的本质:宇宙的形状是什么?要得出正确的答案,我们需要解决暗物质和暗能量以及其他一些相当关键的问题——而我们目前还没有这些工具。因此,目前我们最好的猜测是:就我们所知,宇宙是三维平坦的。这并不意味着我们生活在平面国,或者地球是平的(它真的不是)。

这是关于宇宙的几何形状,而平坦的宇宙具有非常简单的几何形状,这可能是你在学校数学课上遇到过的:在这个宇宙中,两条平行线永远不会相交,三角形的内角和总是180度。

宇宙的几何形状是通过各种成分的性质来估计的:电磁辐射、普通物质、暗物质和暗能量。如果所有这些密度的总和与一个称为“临界密度”的精确数字相匹配,那么宇宙就是平坦的。如果密度低于或高于这个值,就会产生非常不同的几何形状,如下所示。

如果宇宙的密度小于临界密度,那么宇宙的形状类似于马鞍或薯片(如果宇宙是二维的)。在这个宇宙中,两条平行线不仅永远不会相交,而且会越来越远。这被称为“开放宇宙”。

在临界密度的另一边,是“封闭宇宙”。在这种情况下,宇宙的几何形状在二维上等同于球体的表面。这并不意味着宇宙是一个大球体,这只是我们用来理解四维几何复杂性的一种方式。

在封闭宇宙中,平行线会相遇两次。这可能看起来完全错误,但很容易想象。只需想象经线,即在地球上提供位置经度的线。这些线在赤道上都是平行的。但它们会在北极和南极汇聚。

那么,我们最好的猜测从何而来?对宇宙成分的观察告诉我们,它非常接近临界密度,因此非常接近于平坦,不确定性在封闭宇宙的范围内。虽然几何形状更简单,但仍有许多物理问题需要解决。

首先,我们仍然不知道暗物质和暗能量到底是什么,这可能会影响宇宙的几何形状。即使我们忽略这一点,还有更多的问题需要解决。为了让宇宙今天的密度非常接近临界密度,这意味着它在大爆炸期间必须恰好是临界密度。然而,没有理由认为这是事实。

有一些情景可以解决这个问题和其他问题,比如宇宙膨胀,但它们尚未得到实验证实。宇宙的大小,无论是无限的与否,取决于宇宙的形状(以及其他因素)。但那,正如他们所说,是另一个故事。

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原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/2021年英语网页/The Earth Is Not Flat But The Universe Might Be IFLScience.txt

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