空間是平的還是彎曲的?宇宙的中心又在何處?看完恍然大悟

宇宙是否有中心?

總而言之,不。宇宙始於一個奇點(一個無限密度的無限小的一個點),在大爆炸的瞬間開始膨脹。然而,大爆炸並不是從空間裡的一個點開始的普通爆炸。相反,空間本身就在膨脹,宇宙裡的一切東西都在遠離其他事物。

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圖解:在哈勃超深場項目的紫外線覆蓋下,一小部分遙遠星系的成像。

如今我們觀察著的宇宙呈現為相當的各向同性的宇宙;也就是說,他從各個方向看起來基本都是一樣的。一般而言,從地球上任何視線角度線上的星系都是以同樣的方式分佈的。宇宙裡沒有“特別偏好”的方向,這表明宇宙裡沒有固定的中心。

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圖解:藝術家對可觀測宇宙的對數尺度構想,以太陽為中心,朝外是太陽系內行星和外行星,柯伊伯帶,奧爾特雲,南門二,獵戶臂,銀河系,仙女座星系,鄰近星系,宇宙纖維狀結構,宇宙微波輻射以及處在邊緣的不可見的大爆炸等離子體。

可觀測宇宙略微不同。可觀測宇宙是我們能觀測到的宇宙區域,由138億年前宇宙大爆炸以來光的傳播距離來定義。但這並不意味著,地球是宇宙的中心。如果你移動到100億光年以外的另一顆恆星,你仍是你自己的中心,有明顯不同的可觀測宇宙區域。

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圖解:可觀測宇宙的模擬全圖,室女座超星系團位於中心位置,但因過於渺小以至於看不見。

空間是平的還是彎曲的?

空間局部曲率

根據愛因斯坦的廣義相對論,大質量物體會扭曲周圍的時空,而扭曲對於物體產生的影響,就是我們所稱作的引力。所以,在局部,時空是圍繞每一個有質量的物體彎曲的。

空間總曲率

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圖解:宇宙形狀的三種可能選項。

封閉宇宙(上),開放宇宙(中),平坦宇宙(下)--美國宇航局

質量對宇宙的整體幾何結構也有影響。宇宙中物質和能量的密度決定了宇宙是開放的、封閉的還是扁平的。如果密度等於臨界密度,則宇宙曲率為零,他是平的。你可以想像,一個扁平的宇宙就像一張扁平的紙向所有方向無限延伸。如果宇宙的密度大於臨界密度,就會有正曲率,創造出一個封閉的宇宙,可以想象為一個球體的表面。如果宇宙密度小於臨界密度,就形成開放宇宙並且具有負曲率,就像馬鞍表面一樣。

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圖解:膨脹的宇宙。最遠的星系移動最快,因此經歷了長度收縮,因此對中心的觀察者來說會變小。

威爾金森各向異性探測器(WMAP)的測量表明,可觀測宇宙的密度非常接近臨界密度(0.4%邊界的誤差),當然,可觀測宇宙的範圍比整個宇宙小很多個數量級。但我們能觀測到的宇宙部分似乎相當平坦。

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圖解:WMAP三年數據的宇宙微波背景影像(2006).

相關天文知識

宇宙是所有空間、時間以及他們其中的所有內容,包括行星,恆星,星系,還有其他形式的物質和能量。由於整個宇宙空間大小未可知,但可以測量可觀測宇宙的大小,目前估計直徑為930億光年。在各種多元宇宙假設中,宇宙是一個更大的多元宇宙偶然分離的許多部分之一,它本身包含了空間、時間及其內容。

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圖解:宇宙中每一圓盤都是一個又一個的“星系”

宇宙最早的科學模型是古希臘和印第安哲學家發展起來的,地心說,把地球當做宇宙的中心。幾個世紀以來,更為精準的天文觀測使得尼古拉斯.哥白尼建立了日心模型,把太陽做為太陽系的中心。在制定萬有引力定律時,艾薩克牛頓根據哥白尼的工作以及第谷.布拉赫和約翰內斯.開普勒的行星運動定律的觀察結果制定了萬有引力定律。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. 雪狼普雅- skyandtelescope

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