宇宙到底是什麼形狀：這個樣子你見過嗎

　　大家都知道地球是圓的，和其他太陽系的行星都是圓的，那麼宇宙呢?宇宙是不是也是圓形的呢?下面是小編分享的宇宙的形狀​，一起來看看吧。

　　宇宙的形狀

　　宇宙是球形的，馬鞍形的，還是平坦的?

　　關於宇宙的結構和未來，現代宇宙學說認為，如果宇宙總質量大於某一臨界質量，那麼宇宙的結構是球形的，並且總有一天會在引力作用下收縮。

　　如果宇宙總質量小於臨界質量，那麼宇宙的結構是馬鞍形的，宇宙內部的引力無法抵消宇宙膨脹的速度而使宇宙一直膨脹下去。

　　如果宇宙總質量恰好等於臨界質量，那麼宇宙的結構是平坦的，宇宙也將像現在這樣一直膨脹下去。

　　宇宙的結構實際上是時間和空間的結構，普通人很難想像。不過科學家提出一個衡量宇宙結構的標準：如果兩束平行光線越來越近，那麼宇宙結構是球形的;如果兩束平行光線越來越遠，那麼宇宙結構是馬鞍型的;如果兩束平行光線永遠平行下去，那麼宇宙結構則是平坦的。平坦宇宙的結構可以用歐幾里德幾何解釋。

　　平坦宇宙學的幾個證據。

　　宇宙結構是平坦的這一結論是參加“銀河系外毫米波輻射和地球物理氣球觀測專案”的多國科學家得出的。這一專案的目的是研究宇宙背景輻射的詳細情況。

　　科學家在1998年底將一些射電天文望遠鏡放置在氦氣球頂部，隨氦氣球上升到距地面約40公里的高空，在那裡對特定宇宙區域進行了11天的觀測，獲得了迄今關於宇宙早期輻射最詳實的資料。

　　經過研究，科學家發現，在大尺度上，宇宙最初發出的光線並沒有發生彎曲現象，也就是說當初的兩束平行光線一直保持平行狀態，這說明宇宙結構是平坦的，也就是說宇宙總質量恰好等於臨界質量，宇宙將像現在這樣一直膨脹下去。

　　早在1965年，科學家就已探測到宇宙空間中均勻分佈著的宇宙背景輻射，其溫度為零下270攝氏度。大爆炸學說認為，這種輻射是宇宙大爆炸後的“餘燼”。從這些“餘燼”中，科學家可以推測大爆炸初期的情景

　　1991年，美國宇宙背景探測衛星發現，宇宙背景輻射中存在著微小溫度波動，如同在“餘燼”中閃動著的微弱“火光”，這表明那時宇宙內已存在密度非常小的物質雲團。正是這些雲團逐漸收縮形成了後來的星系。“銀河系外毫米波輻射和地球物理氣球觀測專案”是在該衛星發現的基礎上進行觀測的。

　　此外，分別於1990年4月和1991年4月進入太空的“哈勃”天文望遠鏡和伽馬射線探測器以及其他一些觀測儀器也對宇宙的結構和演化進行了觀測，取得了大量成果。這些成果較為一致地認為宇宙將一直膨脹下去。

　　人類對宇宙誕生和演化的觀測研究剛剛起步，關於宇宙結構和未來的推測也僅僅是初步結論。未來幾年，科學家計劃發射兩顆衛星更精確地觀測宇宙早期輻射的情況，此外，科學家還將採取其他多種手段觀測宇宙，宇宙誕生和結構之謎將被進一步揭開。

　　宇宙形狀的三種假說

　　第一種假說是宇宙永恆論，此假說認為宇宙並不是動盪不定的，宇宙從開天闢地時開始，就永恆不變的，既是發生變化也是區域性的。

　　第二種假說是宇宙分層論，此假說認為宇宙結構是分層次的，恆星是一個層次，恆星集合組成星系是一個層次，若干個星系結合在一起組成的星系團是一個層次，一些星系團在組成超星系，成為更高的層次。

　　第三種假說則是目前為止科學家認同最多的一宇宙爆炸論種，他們認為大約在200億年以前，我們今天所看到的天體物質都集合在一起，形成一個密度極大、溫度極高達100億度的大火球，這個時期空中到處充滿輻射，恆星和星系並不存在。後來因某種原因，這個原始火球發生了大爆炸，組成的火球物質被噴到四面八方，並逐漸冷卻，密度開始降低，爆炸後兩秒鐘之後，質子和原子在100億溫度下產生，隨後11分鐘之內，自由中子衰變，進而形成了重元素的原子核。大約一萬年以後，氫原子和氦原子產生。在這一萬年裡，聚落在空間的物質逐漸聯合，這些物質凝成星雲、星系的恆星。大部分氣體在星雲的發展中形成星體。 至於宇宙形狀無法說明。

　　霍金揭開宇宙真實形狀

　　據國外媒體報道，我們的宇宙或許有著讓超現實主義畫家最難以置信的畫作一樣的幾何結構。這是當今世界上最著名的理論物理學家，來自英國劍橋大學的霍金所得出的最新研究結論。

　　該發現或許使荷蘭畫家M.C.埃舍爾***M. C. Escher***的粉絲們感到高興。霍金的研究團隊聲稱他們的研究為超弦理論***superstring theory***所需要的空間幾何結構提供了道路。超弦理論是仍舊停留在假設階段的最有希望的“萬有理論”候選者。他們的計算基於一種數學扭曲***mathematical twist***理論，之前認為是不可能的。如果該結論成立，那麼它將能解釋宇宙是如何從大爆炸中產生的，同時也能使廣義相對論和量子力學得到統一***引力量子化***。

　　霍金的一位同事托馬斯·赫託格***Thomas Hertog***說：“我們已經有了通向建立超弦理論的新途徑。”

　　霍金的新宇宙圖景是重複排列的形狀，正如埃舍爾的畫作“圓形極限IV”中的巢狀的蝙蝠和天使一樣。雖然這些是平面圖，但是它是作為雙曲面空間物體的投影影象，很像地圖是地球儀的平面投影一樣。例如，雖然蝙蝠在平面投影中好像在邊緣區域以指數速率在收縮，但是在超空間中它們都還是相同的大小。這些在投影中顯得扭曲了的影象是由於雙曲空間不能放置在平面中的緣故，因此它們看起來像是扭曲了的馬鞍形山地地形圖。這些不是我們的宇宙看起來的樣子。科學家通過對宇宙大爆炸的回聲—“宇宙背景微波輻射”的測量以及對超新星距離的測定，得出了我們宇宙是平坦的而非扭曲的結論。

　　我們的宇宙正在加速膨脹，由一種人們還完全不瞭解的神祕“暗能量”所驅動。我們不知道暗能量是什麼以及它來自哪裡，但愛因斯坦的廣義相對論能為我們提供解釋這種加速膨脹的數學語言。一種叫“宇宙學常數”的常數項進入愛因斯坦的引力場方程就能使宇宙永遠膨脹下去，但只有這個常數是正號***+***的情況下才行。現在，說我們生活在一個永遠膨脹的宇宙當中和說我們宇宙的宇宙學常數是正號是等價的描述。

　　然而，還有一些懸而未決的難題。廣義相對論描繪了當前宇宙的這個層面，但它還是不能描繪宇宙大爆炸本身。廣義相對論是在大尺度中起作用的理論，而量子力學則統治著微觀世界，這意味著你不能夠預測我們為什麼生活在這樣的宇宙中。

　　另一方面，超弦理論提供了一幅宇宙歷史的完整影象而且能把引力和量子力學統一起來，但是它所描繪的宇宙有一個負的宇宙學常數。這給理論物理學家留下一個非常難解的問題：一方面我們所觀測到的宇宙執行的很好，但缺乏一個完整的理論描述;另一方面有一個完整的理論，但不能描繪真實的宇宙。

　　現在，霍金、赫託格和哈特爾提供了一種解決問題的方法。他們發現了能夠利用負的宇宙學常數產生加速膨脹宇宙的方法。這意味著超弦理論或許能夠完整描繪我們所觀測到的宇宙。這項提議是從上世紀80年代霍金和哈特爾為了繞過廣義相對論的缺點尋求整個宇宙的量子影象的理論中成長出來的。

　　在量子力學中，一種稱為“波動方程”的方程描繪了微觀粒子所有可能的量子態，每一種量子態都賦予一定的概率。霍金和哈特爾尋找一種類似的波動方程，該方程能夠從宇宙大爆炸中產生出不同的宇宙，包括太陽系永遠也不能產生的宇宙或其中的生命以非常不同的方式演化的宇宙。

　　在過去的30年裡，霍金和哈特爾曾經試圖在他們的宇宙波動方程中強行插入正的宇宙學常數，因為這被認為是符合我們所觀測到的宇宙的。現在他們把負的宇宙學常數引入到波動方程中，看起來能夠描繪我們宇宙的產生，同時也為超弦理論的發展提供了幫助。