宇宙為什么是平的?看完都還不懂的話,你可能就永遠都搞不懂了!


宇宙是什么形狀的?

這是任何一位宇宙學家都孜孜不倦想要搞懂的問題,然而也是所有宇宙學家都沒能完全搞懂的問題,他們最多也只能這樣告訴你,事實上,呃,在大尺度上,我可以比較有把握地告訴你,宇宙是平的,

紙可以是平的,桌面可以是平的,你正在看的顯示屏是平的,然而,三維(或四維)的宇宙怎么可能是平的,它是如何平的呢?

你可以拿出一把尺子,一個三角板,一只鉛筆,在紙上畫兩條平行線。即使畫到紙的邊緣,它們也不會交叉在一起,如果你畫得足夠認真,足夠平行,即使你再畫到桌子邊緣,它們也是平行的,

事實上,如果你還可以把它們畫長,延伸到屋子外面,延伸到街道上,無限延伸,一直到宇宙的盡頭,它們也是平——等等,如果宇宙不是平的,平行線還會平行嗎?

你已經抓住了問題的關鍵!

其實不需要延伸到宇宙盡頭,這兩條線就不會平行了,因為地球是圓的,是一個曲面,畫在地球上的任意兩條平行線,最終都會交會在一點。

就像你和你的另一半,不管在生命的旅程中,你們曾經相距多么遙遠,都會交會在一起,手攜手,直到生命的盡頭,


地球,太陽,星系,它們被引力緊緊聚合在一起,扭曲了周圍的時空,就像地球一樣,會使任何畫在它們上面的平行線相交。

但在大尺度上,宇宙依然是駭人聽聞地空曠,平均每立方米只有5個質子,

所以我們假設地球的曲面并不影響我們畫平行線,我們可以把它們像光線一樣,發射到太空里去,

如果宇宙是平的,它們就永遠不會交叉在一起;

如果宇宙是曲面的,它們最終會相交到一點;

如果宇宙是馬鞍面,它們會一直發散開去,永遠不會再見面,就像分手的戀人,各自漸行漸遠,

我們現在知道,這兩條光線永遠不會交叉在一起,因為宇宙是平的,除非遇到黑洞,那兒會成為它們的終點。

那科學家們是怎么知道宇宙在大尺度上是平坦的呢?


回到剛才說的平面、曲面和馬鞍面上,我們分別在上面畫一個三角形,如果內角和等于180度,我們就說這個面是平面;

如果大于180度,我們就說它是曲面(球面);

如果小于180度,那么它就是馬鞍面。

你可以從圖上看到,三角形在曲面上會鼓起一些,面積看起來會大一點;在馬鞍面上會凹一些,面積看起會小一點,

以此推理到三維空間,在宇宙誕生后的38萬年,大爆炸的灰燼形成了我們今天所稱的宇宙微波背景輻射,均勻地分布在宇宙中,這個背景輻射我們已經可以精確測量了。

通過威爾金森微波各向異性探測器(WMAP),科學家們發現,這個背景輻射它既不鼓,也不凹,宇宙的平坦性精確到了10%以內,所以宇宙學家才敢比較有把握地告訴你,宇宙在大尺度上是的。


注意,鉆牛角尖的來了,大家快讓道,讓道!

打過電子游戲的人都知道,在一些游戲里,游戲機的螢屏是有限但無界的,也就是說畫面到了左邊緣的時候,會繼續從右邊緣回到畫面中,到了上下邊緣的地方也是如此。

如果我們的宇宙是這個形狀,它還會是平的嗎?

答案是肯定的,本質上游戲機的螢屏相當于一個二維環面,也就是汽車輪胎,在它上面畫平行線,平行線依然不會相交,

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