宇宙的形狀是什麼樣子最新研究發現,可能是一個封閉的三維球體

人類在沒有走出地球之前,我們只知道這個世界很大,但是具體達到什麼程度卻不得而知。而在地球上,任何物體都有形狀,有方圓,有圓形還有其它的不規則形等。

既然世界任何物質都有形狀,那麼由它們組成的地球自然也是有形狀的,可是對於古人來說,是完全不知道地球是什麼形狀的,身處地球之中,我們也很難真正看清地球到底長什麼樣。只有當人類走進科技時代之後,在科技的幫助下走出地球之後,我們才真正知道了地球的形狀:一個封閉式的三維球體。

站在太空中,我們很容易就能夠看到地球的形狀,它就是一個球體,而且還發現宇宙中的其它行星也都是呈現球體,雖然科學家曾經猜想過一種環形的行星理論上也是可以存在的,但是我們還沒有在宇宙中觀測發現這樣形狀的行星。

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除了行星,其它的大部分天體也都是呈現球體,只有極少數小天體可能會呈現一些不規則的形狀,天體越大,它越會表現得越圓。天體之所以基本都呈現球體形狀,原因可能是由引力來決定的。

當人類走出地球之後,知道了地球的形狀是球體,同時科學家也在思考這樣一個問題:宇宙的形狀是什麼樣的?雖然有一部分科學家認為宇宙一直處於膨脹當中,它是無邊無界的,沒有什麼固定的形狀,但是大部分科學家還是認為宇宙不可能是無限的狀態,而且也不大可能沒有形狀。

那麼宇宙的形狀到底是什麼樣子呢?對於宇宙的形狀科學家也有各自不同的觀點,有的科學家認為即使宇宙中的天體基本都是呈現球形,那麼由無數天體組成的宇宙,有可能也是一個巨大的封閉三維球體。也有科學家認為,宇宙可能是一個無邊無際的平坦三維空間,也有可能是一個三維的馬鞍面。

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到底科學家提出的三種宇宙形狀猜想,哪一個是正確的?想要弄明白這個問題,就要涉及到一個決定了宇宙形狀的關鍵數字:宇宙臨界密度。對於宇宙的無盡探索的深入能夠取得新的階段,我們不得不感謝一位偉大的科學家,他就是愛因斯坦。

愛因斯坦將宇宙學原理應用到了宇宙學研究之後,他的相對論在宇宙探索中發揮的作用越來越明顯,越來越重要。根據愛因斯坦的宇宙學研究,宇宙的形狀是受到了嚴格的限制,宇宙中的每一個點的地位都是平等的。因此,宇宙的形狀只可能有三種情況,一咱是封閉的三維球面,一種是平坦三維空間,一種是三維的馬鞍面。

而決定宇宙是什麼形狀,是由曲率決定決定的,根據愛因斯坦的廣義相對論,宇宙空間的曲率取決於宇宙中物質場的分佈。所以,只要測準了宇宙中的物質場地分佈,那麼就能推斷出宇宙空間的形狀。

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如果宇宙空間具有正曲率,那麼它是一個封閉的三維球面;如果宇宙空間的曲率是零,那麼它是一個無邊無際的平坦三維空間;如果宇宙空間具有負曲率,那麼它同樣沒有邊際,是一個三維的馬鞍面。

。在一項發表於《自然·天文學》的最新論文中,曼徹斯特大學的埃萊奧諾拉·瓦倫蒂諾 、義大利薩皮恩扎大學的亞歷山德羅·梅爾奇奧和牛津大學的約瑟夫·西爾克,根據衛星的宇宙微波背景輻射功率譜中的引力透鏡幅度,推算出宇宙空間的曲率為正。也就是說,宇宙空間是一個封閉的三維球面。

所謂的三維球面,還可以與數學上著名的龐加萊猜想聯絡起來,龐加萊猜想認為,單連通的無邊界的三維幾何體其實只有一種,這唯一的可能性就是三維球面。所以,如果埃萊奧諾拉·瓦倫蒂諾他們的論文是正確的,那麼我們就可以把龐加萊猜想與宇宙空間的形狀掛鉤,這具有理論美感。

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當然,目前對於宇宙形狀的最新研究結果,還只是一個可能性的猜想,真正的宇宙到底是什麼形狀,身處在的宇宙中的我們可能很難探測清楚。科學家用來探測研究宇宙形狀的時候,用到了哈勃常數。可是目前,哈勃常數的數值還是一個不確定性,不同的方法測出的哈勃常數具有非常大的分歧。既然哈勃常數測不準,所以宇宙的平均密度也算不準,因此這個臨界線是模糊的。因此,現在說宇宙空間一定是封閉的,還為時過早。

雖然,我們現在還無法確定宇宙的具體形狀,但是對於宇宙是有界限的認可是得到了越來越多科學家的支援。我們可以將宇宙想象成一個能夠不斷膨脹的氣球,這個氣球它有具體的形狀,有明顯的邊界,但是它沒有確定的直徑和體積,原因就是氣球一直都在膨脹,直徑和體積隨時在變化。

宇宙的情形可能也是一樣,它如果是一個封閉的三維球體,那麼它也具備了具體的形狀和有著明顯的邊界,只不過由於在暗能量的作用下,它一直都在向外膨脹,沒有固定的直徑和體積。

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人類目前的可觀測範圍是920億光年,如果將可觀測區域範圍定義為一個小宇宙,那麼這個宇宙就是一個以地球為觀測中心,半徑約460億光年的一個理想球體。當然,這只是人類目前的可觀測範圍,並不是整個宇宙範圍,這兩者是有巨大差距的。

人類可觀測的宇宙範圍有可能只是整個宇宙的一個點,就像在宇宙尺度之下的星系,恆星等,它們在我們看來非常龐大,可是在宇宙尺度面前,它們只是一個點。宇宙就是有無數個這樣的點相互影響之下形成的,事實上,雖然我們也沒有能力真正得出宇宙的真實形狀,但是宇宙是一個球體還是得到了很多人的認可。

有可能隨著人類科技的不斷進步,未來我們對宇宙的探測範圍會更廣,會有更先進的方法來探測宇宙的形狀。不過,真正想要知道宇宙的具體形狀,最好的方法還是走到宇宙的邊緣甚至是走出宇宙,如果我們能夠走出宇宙,站在宇宙之外,相信宇宙的形狀和真面目也就會呈現在我們眼前。

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當然,如果人類在未來真的有走出宇宙的那一天,相信又將會是一個新的開始。好比,人類在沒有走出地球之前和走出地球之後,認知和眼界是完全不同的,那是人類文明的一次昇華。而人類文明的下一次昇華,有可能就是走出宇宙的那一天,或許那個時候,我們同樣會發出感慨:原來人類生存的宇宙也只是一粒塵埃。

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