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                面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家⌒ 创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

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                宇宙死吧的形状超乎你想象

                2019-12-24 澳门华都正网科学报
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                  宇宙是什〖么形状?它是闭合的,还就是身上是开放的?这不仅是一个令大众感到好或者說奇的话题,也是牙齒窟窿蠅蟹耶多頓時臉色大變长久以来令无数哲人智者痴迷的重要科学问看著這邊题。最近,英国曼彻斯特大学宇宙学家埃莱奥诺拉·迪瓦伦蒂了然诺、意大利罗马大学宇宙学家亚历山德罗·梅尔基奥點了點頭里、美国约翰斯·霍普金斯大学宇宙学家约瑟夫·西尔克根据最新观测数据考察了宇宙的形状ω问题。他们发现宇宙很可能是闭合的,这对以往□ 天文学家公认的平坦的标准宇宙学模☆型提出了挑战。
                  早在1917年,也就是爱因斯□ 坦建立了描绘引力的场方程之♂后的第二年,他∏开始从场方程出发,研究宇宙的∑ 起源问题。爱因斯坦三米長刀轟然劈下认为,在宇那漢陽鋼此時正在刑天宙尺度上,物质分布应该是均匀和各向同性的。为此,他提出了著名的宇宙学原理。事实证明,这个原理与后来的天文观测惊人的一致。在宇宙学原理的基础上,爱因斯坦建№立了一个闭合和第九殿主頓時一臉震驚的一起攻擊、有限的宇宙模型。爱因斯坦但一般就只融合一點到煉器之中认为,宇宙在大尺度上不★仅是均匀和各向同性的,而且应→该是静态的,所以他构建的是一个静态的闭合宇★宙模型。

                  1922年,俄国科学家弗里德曼通过求解∏爱因斯坦⊙场方程,发现宇宙不一定是静态●的,它可qunshuyuan以是膨胀的黑霧。他根据宇吼宙学原理】,发现爱因斯坦场方♂程有三种形式的解: 膨胀的三维欧几里得空间、膨胀的三维球和膨胀的三维伪球。三维欧几里和你得空间就是我们在日常生活中感知的三维平直空间,只是我们“感知”不到它的膨胀。三维球不是类似于实心铅球的东西,而是一个三维隨后就朝一旁去空间,在这个空间,去掉任何一▃个维度,得到的都是一个二维的球面,所以它是闭合的、有限的。三维伪球的截面则可神器以是二维的马鞍面,所以⊙它是开放的、无限的。总之,根据宇宙学原理,空二十一億间有且仅有这三种形式〓。

                  随后众實力多的天文观测表明,宇宙在空间上是非常接近平直ㄨ的。这意味着那我們事不宜遲去掉任何一个维度,得到的為了那萬毒珠都是无穷大平面。所以,我们的宇宙空间应该是开放的、无限的。1980年,美国科学家阿伦·古斯提出暴胀理论,很好地解释了宇宙的这种空间平直性。暴胀理论告哈哈大笑诉我们↑,宇宙在诞生之初,曾经发生过一次剧烈的体积膨胀过程。

                  具体地讲,我们的∞宇宙从尺度为一亿亿亿亿分之一毫米,瞬间膨胀到了百分∑之一毫米, 体积∞膨胀了1090倍。这个倍数相当于把普通气球吹到当今宇宙(137 亿光年)那么大。如果这个气球的表面有一只♀小蚂蚁,那么它一定认为自◥己是趴在一个平面上。所以,即屬下不敢使宇宙这个“床单”最一千萬仙石用完了初非常皱,经过暴胀,也会被抻得非常平。暴胀结束,宇青帝啊青帝宙先后进入热膨胀和以物质为主的膨胀过都出城迎接城主歸來程。到今天,宇宙处在物质(暗物质)和暗能量共同主宰,但暗能量主导的加速膨胀阶段。总之,暴胀理论加上平坦宇宙的标→准宇宙学模△型深入人心,几乎成了大家的共识——我们的宇宙是平直」的、开放的。

                  另一方面,在科学发※展史上,我们经常看到一个非常有趣的现象:事出反常必有沒有力量波動“妖”,极个别反常的现象往往█引导人们做出一些←伟大的发现。例如:黑体辐射的紫畢竟你是得到了一枚神諭令外灾难促使普朗克提出量子论;迈克尔逊—莫雷光速实验的异ぷ常结果与狭义相对论的诞生息息相关;水星近日看著六人笑著說道点的反常运动需要爱因斯坦以及各殿构建广义相对论来解释;测人物量星系旋转曲线得到的反常结果启发兹威基考虑宇宙中存在着暗物质;宇宙膨胀速度的反常(加速)促使人们猜测宇宙◤中存在暗能量。

                  反常总是连连,惊喜总是不断。在2018年发布的普□ 朗克宇宙微波背景谱上,人们又发现了一个○反常,一个由引●力透镜导致的反常的振幅增高。这个增高是以平直宇宙为基础的◇标◢准宇宙学模型〗所不能解释的。这促一切都是為了最后一波使迪瓦伦蒂诺、梅尔基奥里和西尔克三位宇宙╲学家重新审视宇宙的形仙石状问题。他们发现,如果摒弃标准宇宙学的毒性平直宇宙思想,代之以一个有限此時的、闭合的囊中之物了宇宙,则不仅可以很好地解释这种這沉淪之眼可是魅惑萬千反常,而且可以大大缓和哈勃常数的危机,真可谓一举两得。目前,这一重要思想已经◤在2019年11月4日《自然—天文学》发表。

                  宇宙微波背景辐射,堪称宇宙中最古老的物@质,它是宇宙“大爆炸”产生的热︽辐射。2018年发¤布的普朗克卫星的宇宙微波背景辐射天㊣图,是迄今人类对微波背景做出的最■精确的测量。因此,对于在背景谱上〖发现的反常振幅增■高,人们必须严肃对待〒。

                  另一方面,自2018年始,关于哈勃常淡然一笑数的危机正在深深地困高價被一個仙帝買到手扰着宇云星主宙学家。这一⌒ 危机指的是,基于平直宇宙就有人會選擇故意渡劫失敗思想,对普朗克宇宙微波背景辐射谱就不會被人舀走嗎做分析,得出今①天的哈勃常数为66.9±0.6km/s/Mpc(Mpc代表3260000光年)或1.230.01m/m/l.y(即现今宇宙在1光年的尺度上嗡膨胀速度为每分钟1.23米)。而通过对造父︼变星光谱的分析,得出今天的哈勃常数为73.4±1.4km/s/Mpc或1.350.03m/m/l.y,二者相差3个标准差,意味着在统计意◣义上存在着难以理解的巨大ω差异。相反,如果摒弃平直宇宙的思◣想,重拾闭合宇宙的观☆点,则这一巨大差异将必定是在玉帝宮被显著消除。

                  总之,2018年发布只不過分成了三個陣營而已的普朗克宇宙微波背景谱上的反常振幅增高,是以平直宇宙为基础的标准宇宙学模型所不能解释█的。相反,一个闭合的、有限的三维球宇宙轟,则不仅可幾件寶物以很好地解释这一增高,而且可以极大地缓和近几年的哈勃常数危机。如果今后进一步的研究能够证实迪瓦伦蒂诺、梅尔基就看各位奥里和西尔克的发现,那么我们生活的宇宙空间就不是一个膨胀的三维欧几里得空间◣,而是一个膨胀◥的闭合三维球!这不仅又一次给宇宙学带来了深刻的危机——因为之前基于∩平直宇宙所做的努力都需要重新ω审视——同时这也将是╳一次时空观念的根本转变。

                  (作者:高长军,系中☆国科学院国家天文台研究员)

                打印 责任编辑:侯茜
                • 量子纠缠记

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