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我們都知道恆星、行星、衛星和許多小行星是球形的,而太陽系、星系甚至黑洞往往是扁平的圓盤。

幾千年來人類一直在猜測我們宇宙的形狀,歷史上宗教文本以不同的方式回答了這個問題。吉那教的文字描述宇宙類似於人體的形狀,有一個狹窄的底部在中部和底部變寬。古代以色列人把宇宙看作漂浮在水面上的扁平圓盤,天空在上面,地下世界在下面。哲學家亞里士多德認為我們的宇宙是一個球體,因為球體是最完美的形狀,印度教的經文把宇宙想象成一個巨大的宇宙彈,裡面包含著一切。

科學家將宇宙中的實際質量與臨界密度進行比較,事實證明它有三種可能的形狀。如果宇宙的密度小於臨界密度,那麼宇宙中就沒有足夠的物質來抵消和阻止膨脹,我們的宇宙將永遠膨脹。在這種情況下,宇宙被認為是開放的或雙曲線的呈馬鞍狀,如果宇宙的密度大於臨界密度,那麼宇宙最終將停止膨脹,這將使我們的宇宙成為一個封閉的宇宙,它將形成一個四維球體的形狀。

自然天文學2019年發表的一項研究稱,根據普朗克衛星對宇宙微波背景輻射的測量,宇宙是封閉的概率為99%。文章認為標準的宇宙學模型是建立在未知物理學的基礎上的,因為沒有人真正見過膨脹暗能量或暗物質,我們可能需要一套完全不同的物理學來理解我們宇宙的形狀。

而最被廣泛接受的宇宙理論是它的實際密度等於臨界密度,宇宙像一張紙一樣扁平範圍無限,這意味著宇宙的總密度約為每立方米5.9個質子,其中4.6%的質量是原子,24%是暗物質,71%是暗能量。宇宙的盡頭類似於安裝,所有的物質都在大裂口中被撕裂。此外當提到形狀時,科學家們更偏向於拓撲結構,這種情況下的物體是可塑的。

觀測表明從各個角度上觀察天空中星系的分佈幾乎都是相同的,這表明宇宙在大尺度上是均勻各向同性的。觀測表明絕大多數星系正在離我們遠去,這意味著宇宙不是靜態的,而是在膨脹的,其尺度正在隨時間增大。觀測表明大多數遙遠星系離我們遠去的速度正在加快,這表明宇宙的膨脹並沒有在引力的作用下減慢,反而膨脹正在加速進行。這意味著宇宙中有類似真空能的東西在抵抗物質間的引力作用,稱這些東西為。觀測表明宇宙中存在大量不發光(不參與電磁作用)但參與引力作用的物質,這些物質是粒子物理標準模型所不能解釋的,稱它們為暗物質。觀測表明宇宙空間中充滿著處於微波波段的電磁波,它們在天空中各個角度的分佈幾乎是均勻各向同性的(這印證了第一條宇宙學原理),光譜呈現為黑體譜。結合哈勃定律與CMB的觀測結果,我們可以得出宇宙擁有一個尺度非常小溫度非常高的早期(大爆炸模型)。

因此,宇宙可以被塑造成許多不同的形狀,有理論認為,它的形狀像一個圓環,在那裡宇宙是平的,但連接在多個地方,如果有負曲率的話,它也可以像喇叭一樣,一端非常寬,另一端非常窄,如果是這樣的話,生活在狹窄的一端的人只會經歷兩個維度。那麼你認為宇宙是什麼形狀的呢?請留下你的看法。本期就到這裡了,謝謝你的觀看,我們下期見。

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