宇宙是什么形状?这个问题比任何关于地球形状的争论都更有趣、更悬而未决——尽管地平说者吵得热闹。
我们只占据浩瀚宇宙的微小一角,视野天然受限。尽管如此,宇宙学家现在相当确信:我们的宇宙是平坦的。
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但这并不意味着空间的形状就此确定。它可能沿三个空间维度无限延伸,也可能像一个三维版甜甜圈表面——甚至更加怪异。平坦空间的数学性质惊人地灵活,新研究正在颠覆我们对宇宙布局的传统认知。
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德国天文学家卡尔·弗里德里希·高斯是研究弯曲空间几何的先驱之一。他知晓平面三角形的内角和为180度,而在球面上则更大。比如在地球表面,一个等边三角形可以由三个直角构成。另一些几何形状,如薯片曲面,内角和甚至小于180度。
这一原理同样适用于三维空间。根据空间曲率不同,三角形内角和也会变化。据说高斯曾测量德国三座山峰——霍恩哈根、布罗肯和因瑟尔贝格——之间的距离并计算夹角,结果接近180度,暗示山峰之间近似平面。
可惜这种方法虽有助于理解空间曲率,却无法回答宇宙究竟是弯曲还是平坦。宇宙太过庞大,即便用大型望远镜测量恒星距离,三角测量法也行不通——银河系内或邻近星系的恒星,相对于宇宙尺度而言都太近。更何况观测天体本身在运动,引力还会让光线走弯曲路径。
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科学家另有妙招:回溯到约138亿年前最古老的辐射,窥视宇宙最深处。
宇宙的确切起源仍不清楚,但精确细节对推断其形状并非必需。
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