玉泉 砺道智库 2023-10-30 22:16 发表于北京
爱因斯坦的广义相对论引入了具有形状的宇宙的概念。那么宇宙的形状是怎样的呢？
宇宙的形状对于宇宙是否会无限膨胀或开始收缩回到原始状态起着重要作用。而且，空间可以是无限的，也许，如果你朝一个方向飞得很远，你就可以回到起点。关于宇宙的形状存在三种理论，可以是球形、扁平形或双曲线形（“马鞍形”）。每个形状都有不同的几何属性，例如平行线的行为和三角形的角度和。天文学家使用射电望远镜拍摄了大爆炸后的宇宙图像，并确定了宇宙的实际形状。
3种可能的空间形状
空间，即所有空间，都有一种形式的想法首先出现在阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论中。美国物理学家唐·林肯发现，他可以将重力的影响描述为空间和时间的曲率，而不是两个天体之间的力。根据爱因斯坦的理论，与附近没有任何物质的情况相比，每个天体附近的空间都是弯曲的。在黑洞附近，空间弯曲得如此强烈，甚至可以捕获光，尽管物理学表明光根本不受重力影响。如果空间可以弯曲，而宇宙是由空间构成的，那么宇宙的形状是什么？
想象三维空间的曲率是相当困难的，所以你可以考虑一下二维空间的曲率。关于宇宙的形状，存在三种理论：
如果平坦空间和双曲空间是无限的，那么球面空间就不是无限的。
平坦空间的性质意味着两条平行直线永远不会相交，并且三角形的内角和为180度。在球面空间中，平行直线相交，三角形内角之和大于180度。在双曲空间中，两条平行线发散并彼此远离。在这样的空间中，三角形的内角和将小于180度。
1. 确定宇宙空间的形状
为了深入了解宇宙的形状，科学家们在大爆炸后不久使用射电望远镜拍摄了宇宙的图像。宇宙诞生后，它充满了非常热的等离子体，其中充满了不同波长的声波。等离子体密度较高的区域温度稍高，相反，密度较低的区域温度较低。热点和冷点之间的距离由声波的长度决定。
关于宇宙形状有三种理论，可以是球形的、扁平的或双曲形的。
自宇宙诞生以来的138亿年里，太空不断膨胀并变得更加寒冷。使用灵敏的射电望远镜可以看到早期的温度变化。如果你看最远的光，你可以看到宇宙大爆炸后不久的状态。
早期宇宙中的声音波长决定了两个相邻热点之间的距离。热点和地球之间的距离取决于光速以及光到达地球所需的时间。相邻两点的中心与地球形成一个三角形。天文学家利用几何学来计算两个相邻热点之间的角度。
空间的形状可以扭曲三角形。如果空间是平的，则点的间距应为1度；如果空间是球面的，则角度应大于1度；如果空间是双曲的，则角度应小于1度。
经过几何计算，天文学家得出宇宙是平坦的，即宇宙中的空间呈平坦形状的结论。这意味着宇宙具有无限的尺寸，比我们所能看到的要大得多。
但这些测量结果都不是100%准确的。因此，宇宙仍然有可能稍微弯曲，但目前的技术不允许我们看到这一点。尽管宇宙可能是完全弯曲的，同时又是巨大的，但我们只看到它的一小部分看起来是平坦的。到目前为止，科学家还无法准确解释为什么空间是平坦的。
来自巨大黑洞的等离子体射流挑战了现有的理论。天文学家观察到一股扭曲的相对论性喷流以接近光速的速度从黑洞中逸出。