為什么宇宙是平坦的而不是球形的?
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我的問題涉及平坦宇宙理論。如果宇宙大爆炸真的存在,為什么宇宙會是平坦的呢?我認(rèn)為大爆炸會導(dǎo)致球形的能量、光、物質(zhì)、熱、輻射以及其它以球形狀態(tài)向外膨脹的東西產(chǎn)生。
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宇宙大爆炸的含義經(jīng)常被誤解。人們常常認(rèn)為有些東西爆炸了,之后這一爆炸的部分膨脹到了我們現(xiàn)在的位置。這是不正確的。在大爆炸之前,并不存在空間或時間。所以大爆炸“之外”什么也沒有。宇宙的體積只是簡單地由很小膨脹得巨大,而這一膨脹直至今天也在發(fā)生。所以,我們現(xiàn)在身處的位置與極早期小宇宙的某個位置是相對應(yīng)的。因此,大爆炸在宇宙的任何位置都會發(fā)生。它發(fā)生在宇宙的所有地方,包括我們現(xiàn)在身處的地方。
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為什么宇宙看起來是平的?長期以來,這是眾多令人費解的宇宙學(xué)問題之一。今天,很多天文學(xué)家都相信暴脹理論(有很多證據(jù)都支持這個理論)。根據(jù)這個理論,宇宙在大爆炸后的10-30秒經(jīng)歷了指數(shù)級別的膨脹。最后到暴脹時期結(jié)束時,原子大小的東西已經(jīng)膨脹成了太陽系大小。
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在這種情況下,無論宇宙最初的幾何形狀如何,在我們看來它都是平的。用氣球來做個類比:我們可以輕松地看出它是圓的;但如果我們現(xiàn)在把它吹得很大,然后將一只小螞蟻放在上面,這只螞蟻會認(rèn)為它是在一張扁平的紙上,因為它發(fā)現(xiàn)不了曲率。換句話說,我們探索的距離太短,以至于無法發(fā)現(xiàn)宇宙中任何可能的曲率。
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如果你說“我們探索的距離太短,以至于無法發(fā)現(xiàn)宇宙中任何可能的曲率”,我們?nèi)绾文芟嘈庞嘘P(guān)平坦宇宙的證明呢?一切證明平坦宇宙的嘗試是否局限于從可觀測宇宙中收集的證據(jù)?如果是這樣,我們將會和地球上一只短視的螞蟻沒有差別,除非信息可以超光速傳播,否則我們不可能找到此類的證明。
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首先,你必須區(qū)分“宇宙”和“可觀測宇宙”。準(zhǔn)確地說,“宇宙”構(gòu)成了存在的一切,但“可觀測宇宙”構(gòu)成了僅在我們視野內(nèi)存在的一切(也就是說,在光有足夠時間到達(dá)我們的情況下的宇宙體積)。我們可以進(jìn)行的每次觀測都受限于可觀測宇宙,在它之外我們不可能確定發(fā)生了什么。但是很多人將“可觀測宇宙”縮寫為“宇宙”,從而造成了一些困擾。所以當(dāng)我們說“威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,簡稱WMAP)給出了有關(guān)平坦宇宙的有力證明”,我們實際上說的是“WMAP給出了有關(guān)平坦可觀測宇宙的有力證明”。
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然而,根據(jù)暴脹理論,即使宇宙存在曲率,在我們能夠測量的水平內(nèi),可觀測宇宙也應(yīng)該是平坦的。但是我們不“知道”暴脹理論是否正確。所以是的,進(jìn)行類似WMAP做過的實驗對我們來說很重要。如果我們發(fā)現(xiàn)可觀測宇宙中平坦性的偏差,那它將會成為反駁暴脹理論的憑據(jù)。
FY:重返橘子共和國
作者:Jagadheep D. Pandian
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