美國趣味科學網站11月13日刊登題為《宇宙是什麼形狀的?》的文章,作者是伊麗莎白·雷恩,主要內容編譯如下:
宇宙之所以看起來沒有形狀可能是因為它太大了,但它的確有形狀,天文學家們可以觀察到。
那麼,它的形狀到底是什麼樣的?
物理學家認為宇宙是平的。
專家對趣味科學網站記者說,有幾條證據表明宇宙是平的:大爆炸留下的光、不同位置宇宙膨脹的速度以及宇宙從不同角度『看起來』的樣子。
理論天體物理學家、普林斯頓大學天體物理學榮譽教授戴維·斯珀格爾對宇宙形狀進行了數十年的研究。
在2003年發表在美國《天體物理學雜志》季刊上的一項研究中,斯珀格爾測量了宇宙微波背景(CMB)——即宇宙大爆炸留下的光——的不規則性,這是美國國家航空航天局的威爾金森微波各向異性探測器以及後來由歐洲航天局的『普朗克』號探測器觀測到的。
在一個平的宇宙中,正負能量的量是完全相同的,因此互相抵消。
如果宇宙有一個弧度,那其中一種能量就會比另一種高。
斯珀格爾對趣味科學網站說:『平的宇宙對應的就是一個能量為零的宇宙』
在這種情況下,威爾金森微波各向異性探測器測量的CMB波動表明,宇宙既是無限的,也是平的。
斯珀格爾還將這些測量數據與歐洲航天局的『普朗克』號探測器所獲得的測量數據進行了比較,這進一步限制了宇宙可能呈現的形狀。
斯珀格爾說:『我們測量這個曲率時可以有一定的不確定度,因此我們可以說在存在不確定度的情況下曲率是零』
斯珀格爾認為宇宙是平的另一個原因是它的快速膨脹,哈勃常數的存在表明了宇宙在膨脹。
因為宇宙從作為一個由物質構成的緊湊球體的出現到以驚人速度向外擴張,所有這些拉伸都使之變得平坦,或者至少盡可能接近平坦。
還有另一種證據表明宇宙是平的:它具有等向性,這意味著從各個角度看起來都是一樣的。
俄羅斯核研究所的物理學家安東·丘達伊金和同事們研究了『重子』物質的振蕩,以及大爆炸後原子核比氫重的模型,以估算宇宙的彎曲度。
丘達伊金對趣味科學網站說:『在不同的幾何形狀中,物質和光線會發生不同的變化,這使我們能夠從觀測數據中獲得宇宙的三維形狀』
發表在美國《物理評論D》雜志上的這項研究發現,在一定程度上,宇宙是平的。
研究人員在報告中寫道:『我們收集的數據表明,空間曲率與零是一致的。
這意味著我們的宇宙在不確定度內是無限的』
欄目主編:張武 文字編輯:楊蓉 題圖來源:圖蟲 圖片編輯:朱瓅
來源:作者:參考消息