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為什麼說宇宙空間是平滑的

圖文 更新时间:2024-11-24 18:33:04

你說我們所觀察到的宇宙是平坦的,但是我們所生活的世界是立體的,這怎麼可能發生?

我的大腦無法理解“平坦宇宙”。我讀過各種事物的定義,但依然不能理解它。氣球上的螞蟻——說到我這仍然行不通,因為螞蟻所在的氣球表面還有上面和下面的空間。如果宇宙真的是完全平坦的,那麼在它上面和下面的又是什麼?我已經非常努力的嘗試着去理解“平坦”了,可還是不行。

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)1

我們已經在“平坦宇宙”的各個方向發現了空間和事物的存在,所以它怎麼可能平?它到底是硬币式的平坦還是輪胎式的平坦,抑或是平坦如一層原子?還有,這是不是恰好意味着宇宙是由無數緊挨在一起的立方體構成的?并且每個角都剛好是90度?其他諸如此類的。

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)2

當我們的讀者能回答他們自己的問題時,我覺得很好。說的完全正确。但我們所說的宇宙是平坦的和一張紙是平坦的意思并不相同,而是說宇宙的幾何形态是一類永遠不會相交的平行線,三角形的内角和總是180度,而立方體的角也當然是90度了,我們把這樣的幾何(你們在上學期間學過的)稱作為非歐幾何(非歐幾裡得幾何)

在平面二維空間(2D)舉例子就很容易(比如,一張平平的紙和一張彎曲的紙,或者是一個氣球的表面)。但是闡述三維立體空間(3D)就沒那麼容易了,所以這個概念容易使人迷惑也是情理之中的。

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)3

這指的是宇宙平坦學說,我相信宇宙作為一個整體是可能有三維結構的。但是我好奇是為什麼它有很多小行星帶。因為銀河,甚至于我們的太陽系的的行星都似乎是平坦的,并且一個接一個按直線排列。比如為什麼火星不在我們地球的上面,還有為什麼所有的行星看起來是排開坐落在一條線上?

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)4

行星的軌道以及旋渦星系的形狀都與他們形成方式以及角動量守恒有關,而與宇宙的幾何形态沒有任何關聯。随着太陽系由巨大的球狀氣體雲形成,氣體雲開始旋轉。那意味着相比赤道來說,物質更容易掉在兩級,因為在赤道它必須對抗向心加速度以防被它推出去。因此那團雲會慢慢地塌縮成一個圓盤,就像行星形成他們自己的結構那樣。相似的精準過程也能用來解釋旋渦星系盤。

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)5

宇宙的形狀

宇宙的形狀是局部和全局的宇宙幾何學。局部宇宙幾何形狀的特征最先是由它的曲率來描述的,然而宇宙的拓撲結構形容它的一般全局形狀特征是一個連續的物體。宇宙的形狀與廣義相對論有關,相對論闡述了空間是如何被質量彎曲的。

為什麼說宇宙空間是平滑的(我們的空間是三維的)6

宇宙形狀的三種可能選項。

宇宙學家将可觀測宇宙和全局宇宙區分開來。原則上,可觀測宇宙是在宇宙存在的時間裡,光到達地球,然後能夠被我們觀察到的那一部分。它包含着一個空間區域,目前以地球為中心,半徑約為465億光年。這并不意味這宇宙是465億歲。實際上,宇宙是138億歲,但是空間它自己也在暴脹,導緻了可觀測宇宙的正如所說的那樣。(然而,遙遠處的光很少能走到這來,但觀察到這些在非常遙遠的過去的遙遠區域也是有可能的。)假設各向同性,可觀測宇宙在現代的所有有利位置觀測都是相似的。

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