宇宙是个气球?它存在边界吗

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让你,1922年苏联科学家弗里德曼重新求解了爱因斯坦的引力方程,认为爱因斯坦引入的“宇宙常数项”完整版没有必要,而一旦加进去了宇宙学常数,那就是不不假设宇宙是静止的!

而随着科技的发展,亲戚亲戚大伙儿儿对于宇宙的认识也在不断加深,借助探测仪器,科学家开始英语 了了去探索宇宙的型态,没有宇宙究竟是另另有2个 哪几种样的型态呢,算是有边界呢?

比如,科学家前一天注意到:另另有2个 用来发现遥远天体的“引力透镜”理论中,重力对空间的影响要比预期的大得多,这超出了现代物理学的解释范围,而弯曲宇宙的模型则可不都可以对你你这个难题报告 做出合理解释。



方程的另一边含高了所有的物质、辐射和其它任何组成宇宙的能量形式。方程中也含高了空间固有的曲率,取决于宇宙是闭合的(正曲率)、开放的(负曲率),或平坦的(零曲率)。方程中也加入了“Λ”项,代表的正是宇宙学常数,它能算是并都在能量的形式前一天空间固有的性质。(在哈勃发现宇宙在膨胀后,爱因斯坦认为加入宇宙学常数是另一方一生中犯过最大的错误。但自上个世纪九十年代天文学家发现暗能量后,亲戚亲戚大伙儿儿才意识到宇宙学常数的重要性前一天总爱 被低估了。)

引入宇宙常数后的爱因斯坦场方程

根据弗里德曼的膨胀曲线宇宙的型态会指在着并都在前一天性,即宇宙曲率分别为零、正和负时,宇宙所呈现的并都在不同型态:前一天宇宙空间具有正曲率,没有它是另另有2个 封闭的三维球面,也就是有边界;前一天宇宙空间的曲率是零,没有它是另另有2个 无边无际的平坦三维空间,也就是平直的三维欧氏几何空间;前一天宇宙空间具有负曲率,没有它同样没有边际,是另另有2个 弯曲的三维双曲面,像马鞍一样。

弗里德曼认为正如亲戚亲戚大伙儿儿所观测到的,宇宙中充满了物质和辐射,让你 是会弯曲的。他进一步假设,宇宙大致是各向同性(每个方向看起来都一样)和均匀(宇宙各处的型态都一样)的。

让你 ,前一天宇宙是弯曲的,那前一天带来你你这个难题报告 ,与你你这个早期宇宙的数据集和膨胀观测结果会相矛盾。怎样才能去调节其中的矛盾,是目前科学家还在思索的难题报告 。

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让你 弯曲的宇宙模型则会产生另另有2个 意想没有的结果:前一天你试图超越亲戚亲戚大伙儿儿的银河系,穿过无边无际的黑暗空间,没有,你最终前一天会回到当初一蹶不振 的地方,这就是说,宇宙的模型,实际上是封闭的,而都在此前认为的无限平坦。

这意味着着 ,前一天有另另有2个 光子,当它们在另另有2个 封闭的宇宙中平行移动时,它们(最终)会相遇,让你 在前一天的“平坦宇宙”中,光子在不受干扰的情况表下,会总爱 沿着平行方向运动,而不不相互作用。

前一天你没有法律依据理解语句,你就简单地把它理解为宇宙就是一张床单,它并没有边界。宇宙从边缘无限扩大,总爱 延伸到143亿光年,这是可见宇宙的最大尺度,至于143亿光年之外究竟是个哪几种样子,前一天目前人类尚未掌握观测的法律依据,143亿光年之外的宇宙亲戚亲戚大伙儿儿尚不清楚。

引入宇宙常数前的爱因斯坦场方程

封闭宇宙则更像另另有2个 膨胀的气球。无论哪种情况表,整个宇宙都在扩张,当气球膨胀时,其表层的每个点也离你你这个点没有远,但前一天气球的曲率,使你你这个远离运动的几何学更加简化。

在前一天,阿里斯塔克斯、亚里士多德及托勒密都曾提出过2个不同的天体学理论,让你 最后都被推翻。在对宇宙认识的不断加深之中,奥伯斯提出了著名的“奥伯斯佯谬”:前一天宇宙是无限的,让你 恒星的数量也是无限的,让你 是均匀分布的,没有黑夜则不复指在,前一天你向任何另另有2个 方向望去,总能看过另另有2个 恒星。

你你这个方程谁能告诉亲戚亲戚大伙儿儿,宇宙不不静止,就是膨胀前一天收缩(取决于宇宙的膨胀率和成分)。更重要的是,它们还能谁能告诉亲戚亲戚大伙儿儿宇宙在过去前一天将来将怎样才能随时间而演化。并建立了“弗里德曼宇宙模型”,认为宇宙的演化与宇宙物质的平均密度和临界密度有关,1929年,哈勃发现星系红移,观测到宇宙正在膨胀,从而证实了第一弗里德曼方程的正确性!

最新研究,宇宙前一天是个球,有边界

方程的左边被称为爱因斯坦张量,描述了时空的几何,比如在不同的地方时空的弯曲是怎样才能变化的。方程的右边亲戚亲戚大伙儿儿看过的是你你这个熟悉的常数(比如万有引力常数G和光速c )乘以所谓的应力-能量张量,它含高了在时空中的东西(比如物质、能量和压力)的信息。

而怎样才能测量宇宙的型态,一共有并都在法律依据,其一是用几何的法律依据测量,其二是用密度的法律依据去界定。

战国末期尸佼原先说过:“四方上下曰宇,往古来今曰宙.”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一,说明在10000多年前,古人就前一天意识到了宇宙的指在。那个前一天,亲戚亲戚大伙儿儿认为天是圆形的,像一把张开的大伞覆盖在地上,地是方形的,像另另有2个 棋盘,日月星辰则像爬虫一样过往天空,你你这个学说被称为“天圆地方”说。

关于宇宙型态的并都在前一天性

你你这个难题报告 也引来爱因斯坦的疑惑:宇宙究竟是无限伸展的?还是有限封闭的?

让你 最新的研究成果却表示不算是原先。

其中“静态”是从大尺度来考察,宇宙空间中的物质基本上是静止不动的;而“有限无界”是指宇宙空间是三维的,它的大小有限,根据广义相对论,物质的指在使得时空弯曲。在巨大质量的天体俯近,光线不“走”直线,光线在你你这个空间中沿着弯曲路径传播,始终不不有它的终点,即你你这个空间没有边界。

在爱因斯坦将宇宙学原理应用到宇宙学研究前一天,宇宙的型态就受到了严格的限制。宇宙学原理要求宇宙空间每你你这个的地位都在平等的,太大宇宙空间不前一天有很奇怪的拓扑型态——举另另有2个 反例,宇宙不前一天长成自行车内胎原先,前一天内胎外侧的点与内侧的点地位显然不一样。

爱因斯坦、哈勃、弗里德曼

平坦宇宙的主要证据来源于宇宙微波背景(CMB)数据,前一天科学家发现宇宙大爆炸前一天至今,宇宙微波辐射基本上呈均匀情况表分布在宇宙空间,让你 ,大多数科学家认为宇宙从空间模型上来说是平坦的。让你 前一天分派到的宇宙微波背景数据中也指在你你这个异常的难题报告 ,平坦宇宙无法解释你你这个异常。

据外媒报道,发表在《自然天文学》杂志上的一项研究指出,宇宙空间前一天不像已知的那样平坦,而前一天是弯曲的,,就是像另另有2个 巨大的不断膨胀的气球一样弯曲,只不过前一天是在宇宙的尺度上,让你 ,你你这个弯曲的程度不像亲戚亲戚大伙儿儿思维中认为的那样明显。

而前一天大多数科学家相信“平坦宇宙”的概念,也就是宇宙空间的曲率是零,也就是平直的三维欧氏几何空间。在平坦宇宙中,宇宙向各个方向延伸,没有边界,在整个宇宙范围内光是沿直线传播的,不围绕自身循环。

这篇论文的发表标志着现代宇宙学的诞生。

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研究人员检查了来自宇宙微波背景的数据,该数据是“大爆炸”的微弱回声,从而得出结论:宇宙都在平的。亲戚大伙儿儿指出,前一天你沿直线在太空飞行,最终让你回到起点,只不过你你这个弯曲的程度不像亲戚亲戚大伙儿儿思维中认为的那样明显,你你这个想法被称为“封闭宇宙”。现在,研究人员在测量宇宙微波背景时得到了异常的数据资料,为封闭宇宙观点提供了坚实的(但都在绝对的)证据。

而根据这篇最新的论文,科学家认为,前一天宇宙从型态上来说是弯曲的,没有,你你这个弯曲的程度也是极其有限的,让你 对于亲戚亲戚大伙儿儿的生活、太阳系乃至银河系的运动来说,影响极其有限。

爱因斯坦的宇宙学原理认为宇宙是均匀和各向同性的。他构造了另另有2个 有限无边的宇宙静态模型,认为宇宙前一天是另另有2个 有限封闭的三维球面。

1917年,爱因斯坦向普鲁士科学院提交了一篇题为《广义相对论下的宇宙学思考》的论文,爱因斯坦通过求解广义相对论中的核心方程——爱因斯坦场方程,引入了宇宙常数项(Λ),建立了另另有2个 “静态、有限、无界”的宇宙模型:

基于哪几种,弗里德曼从广义相对论的核心方程——爱因斯坦场方程中推导出了第一弗里德曼方程,从而对爱因斯坦提出的宇宙静态模型进行了修正。