宇宙是什么形状?

根据爱因斯坦广义相对论宇宙可能具有如下三种形状:扁平如纸,封闭如球体,或敞开如马鞍形状。

天文学家谈论宇宙的形状的时候,他们谈论的是比它是球体还是立方体更具体的东西。广义相对论允许宇宙有三种形状或几何形状。这些形状代表的是“平面”、“封闭”或“开放”。

天文学家预测的三种宇宙形状
天文学家预测的三种宇宙形状

很难从宇宙的角度来设想这些形状,但可以将它们比作一张纸(平面)、球体(封闭)或马鞍(开放)。

宇宙的形状决定了它是否会永远膨胀(或最终崩溃),以及它是有限的还是无限的。它是哪种形状,取决于它的总密度和膨胀率。

确定宇宙形状最方便的方法是使用宇宙微波背景CMB),即大爆炸的遗迹余辉。这种微弱辐射的温度在空间上的微小变化是由穿过早期宇宙的电磁辐射产生的。

这些热点或冷点的实际大小可以准确计算,然后与它们的测量大小进行比较。这就像在整个宇宙中进行巨大的三角测量并揭示宇宙空间的几何形状。

在过去的几十年里,天文学家非常准确地测量了 CMB 的温度波动。结果高度准确地表明,宇宙的密度使得它在各个方向上膨胀而没有任何正曲率或负曲率,换句话说,宇宙是“平坦的”。这个平坦的宇宙是标准宇宙学模型的主要组成部分。

应该指出的是,平坦的宇宙并未被普遍接受。一些研究表明,其他测量值,例如引力透镜的数量——CMB 被其路径中的物质引力扭曲了多少——与封闭的宇宙更加一致。

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