赠书丨你知道宇宙是什么形状吗 [复制链接]

你晓得六合是甚么形态吗？

六合，是一个使人高兴又满盈设想的存在。当人类着手在地球上岳立行走，考虑这个六合的那一刻，就仇家顶的天穹满盈了猎奇。

两千多年前华夏弘远书生屈原就在《天问》中写道：“遂古之初，谁传道之？高低未形，何由考之？冥昭瞢暗，谁能极之？冯翼惟象，何以识之？”他在诘问六合的形成和运转规律。同时期的古希腊愚人也在考虑相同的题目，他们以至提议了举世有名的地心说，创造了繁杂的模子。

不管是古时的人类，仍然当代的人类，在相同的处境之下，咱们视线所及之处的空间犹如都在野着四周八方无尽蔓延，那末，这就不由让人提议一个疑义，六合到底是甚么形态的？打开这本由邵逸夫天文学奖得主、美国国度科学院院士莱曼佩奇撰写的《六合小史》，兴许你也许从中获取谜底。

六合有几个最根基的特色，几多组织便是此中之一。所谓几多，指的便是对点、线、角、面等目标之间瓜葛的研讨。

当前，关于六合的形态紧要有三种假如：

1六合的曲率为零，像一张纸相同

2六合的曲率为正，像球体相同

3六合的曲率为负，像马鞍相同

19世纪中期，伯恩哈德·黎曼胜利解释，就算没法投入下一个更高维度，咱们也能分辩出周边的空间是不是产生了曲折。为了明白他的洞见，以三维空间中被曲折的二维表面为例。

二维空间几多组织的三种或者性。左边为怒放的马鞍面组织，也许无尽延长下去，此中黑色粗线围成了一个内角和小于°的三角形。中心是一个安宁铺纸张相似的平缓组织，也也许无尽延长下去，此中黑色粗线围成了一个内角和即是°的三角形。右边是一个有限的球面组织，此中黑色粗线围成了一个内角和大于°的三角形。

想象你是一只蚂蚁，在二维表面上三角形的三个顶点之间爬来爬去。二维表面充裕大，蚂蚁充裕小，高度可粗心不计，全部活动均控制于表面上。要是你在某个平缓的纸面上活动，那末不管你爬出甚么样的三角形，其内角和均为°。咱们说如许的纸张具备“平缓的”几多组织，与这类几多相对应的是曲率为0的平缓六合。另外，由于该二维空间无尽大，是以不存在职何边沿。

再让咱们来看看球面的状况。它是一个有限、关闭、正向曲折的空间。蚂蚁从北极启程走向赤道，尔后顺着赤道走四分之一个圆周，末了回到北极，全程走了一个三角门路。蚂蚁会发掘这个三角形的内角和为°，远宏大于咱们相熟的°。三角形越大，其内角和就越大。若蚂蚁在该空间中发射一束激光，则这束激光最后会绕归来击中它的背面，由于在二维的状况下，这束激光被紧紧地束缚在球壳表面。

而马鞍面又被称做双弧线，是一种怒放、负向曲折的空间。当六合的曲率为负时，则象征着两条平行的直线会永久散发，也许像平铺纸张相同无尽延长。与球面比拟，马鞍面更难以被可视化。不同于球面的向内紧闭，马鞍面是向外展开的。要是蚂蚁在马鞍面上顺着三角形走一圈，它会发掘该三角形的内角和小于°。若将马鞍面压成一个平面，则会发掘平面上留住了不少折痕。一个怒放、负向曲折的空间象征着咱们走得越远，可用的空间就越多。

经过丈量位于二维表面上的三角形的内角和，咱们也许决断它的完全几多组织，该办法相同实用于在第四个空间维度上产生曲折的三维空间。想要弄清三维空间的几多组织，只要构造一个三角形门路，谋划其内角和。地球四周就也许做到，譬如也许在太阳、月球、地球之间做一个三角形并谋划内角和，不过最佳的举措是绘制一个超大的三角形。六合微波靠山（CMB）也许协助咱们在六合法式上完结这一想象。

想要熟悉六合的形态，不仅要熟悉六合的几多组织，还要熟悉六合中的物资密度。凭借爱因斯坦提议的广义相对论，空间自身是也许被品质曲折的，是以，咱们也许经过较量六合的的临界密度与现实密度，来谋划六合的空间曲率，进而来揣摸六合是怒放的、紧闭的仍然平缓的。

要是六合的现实密度即是临界密度，这时六合凑巧包罗了充裕的品质使其中止膨胀，那末此时的六合是平缓的。要是六合的现实密度大于临界密度，六合包罗充裕的品质来阻遏其膨胀，那末这便是一个紧闭的六合，是一个球形的形态。要是六合的现实密度小于临界密度，这就象征着六合中没有充裕的物资来压制六合的膨胀，六合就会延续膨胀下去，这便是所谓的怒放六合，形态就会曲折的像马鞍相同。

这些题目的谜底就在《六合小史》这本书中，躲藏在书中无处不在的六合微波靠山辐射里（CMB）。凭借当前的六合微波靠山辐射理论说明，六合最有或者的曲率为0，也便是象征着六合是平缓且平均的，即空间的部分组织在每个点和每个方位上看起来都相同。

研讨六合的形态本来是在为研讨六合的本原供给线索，同时也为咱们揣摩六合的最后运道供给了关键消息。就像本书的编纂举荐中所提到的人类熟悉六合的经过，也是熟悉自我的经过。光年法式下的叙事，让人类显得可有可无。但恰是经过科学家的不懈发奋，才略使咱们也许打破体格的控制，将人类的视线拓展到目所能及以外的六合，兴许有一天，直至六合的边沿。

[美]莱曼?佩奇（LymanPage）

普林斯顿大学物理系主任，美国国度科学院院士，美国艺术与科学学院院士。

他是察看六合学方面的大师，也是威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）末了的毗连研讨者之一，该探测器用于对六合年齿的精确丈量。

年，因在解开六合年齿方面获取的宏大结果，获取被誉为“东方诺贝尔奖”的邵逸夫天文学奖。

年，由于“WMAP熟练团队绘制了初期六合的详细舆图,晋级了人类对六合演变的认知”获患了年根基物理学打破奖。