Re: [請益] 宇宙的形狀?

看板ask-why (知識奧秘)作者mpcb (繞了一圈)時間6年前 (2018/11/05 02:46)推噓3(3推 0噓 32→)

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※ 引述《q910044 (拉鍊拖到皮)》之銘言： : 標題: [請益] 宇宙的形狀? : 時間: Fri Nov 2 22:49:15 2018 : : 一般以人對這世界認知來講會以為地球圓的那整個宇宙是從大爆炸來的也會大概是圓的 : 但是弦理論推論宇宙可能是層膜 : 如果把三維空間跟時間加起來,那形狀比較像土司麵包 : 而宇宙物理學是說宇宙自身無限,所以他自己膨脹縮小也將是無限. 基本上，在討論宇宙的形狀時，是在討論宇宙局部與整體的幾何關係如果是討論局部幾何關係時，通常會使用曲率來描述而討論整體的幾何形狀時，會使用柘樸學來描述，而這也跟廣義相對論有關在此不多說關於各種地平線的定義與關係總結而言，在地平線之內的宇宙稱為可觀測宇宙，基本上是個以地球為中心的球形而半徑依各種地平線定義不同有所差異在測量宇宙的局部幾何曲率時，會使用不同方法測量Friedmann公式中的密度參數Ω 這個數值與哈柏參數，重子，暗物質與暗能量的比例有關當這個數值為1的時候，就可以說我們的宇宙的幾何曲率是平坦的大於1時，宇宙會有正曲率，會是個封閉宇宙反之，小於1時，宇宙空間的曲率是負值，會是個開放宇宙而在討論關於宇宙整體形狀架構時，基本上會有三個分法 1、有限與無限 2、平坦、開放與封閉 3、單連通與多連通（拓樸學的術語）在討論有限與無限時，基本上，無限宇宙中永遠有比任兩點更遠的距離這樣無法明確定義形狀和大小，而且"內容物"會變得沒有限制所以在討論宇宙形狀時，通常會是討論有限宇宙而在討論"形狀"這件事情時，通常是在問"邊界"是長什麼樣子但有限宇宙也不一定代表有邊界，但是可以透過數學形式形容他們的樣子像是三環三球（3-sphere and 3-torus,不是三環三線）就是有限無邊界的例子如果要形容的話，可以想像一個很複雜的莫比烏斯環那樣找不到邊界而在討論空間曲率時，這樣的結果會跟後續的拓樸結果有關其中，只有正空間曲率會直接導向收斂的封閉宇宙而零空間曲率的平坦宇宙，可能會導像如歐式幾何的發散的無限宇宙解但是，在多連通的狀況下可以有如環狀解的方式形成有限宇宙而負曲率就是如漏斗狀，馬鞍狀等等，都會導向發散的開放宇宙這些不同的狀況最後會影響宇宙最終下場而目前的觀測結果，如WMAP和Planck，指出我們的宇宙很可能是零空間曲率的平坦宇宙（這個答案超棒，因為總能量可以為0）但是並沒有觀測證據可以指出更明確的形狀（在拓樸學中，甜甜圈和單耳杯是"完全一樣"的形狀，就知道有多麼地不確定了）有興趣的人可以查詢 Friedmann–Lemaitre–Robertson–Walker metric (我都直接用Friedmann equation）也有一些使用曲率不均勻的宇宙建立的模型，但我從來不用，因為解釋會超麻煩 -- ps. 在討論這個問題的時候基本上不會拿M theory出來，因為四維就很麻煩了沒事拿那麼多維度來沒什麼意義，更何況大多是被壓縮起來的不過有興趣的人可以查詢brane cosmology或Randall–Sundrum model 關於宇宙初生時的形狀，目前還是無法實驗或觀測階段，所以看那些搞弦的要怎麼樣 : : : 可以請問宇宙目前不包含時間參數下會比較像甚麼形狀呢? 還是必須要去想像無限是什麼 : 形狀呢? : : -- : ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 162.221.124.95 : ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/ask-why/M.1541170157.A.F8C.html : → mpcb: 關鍵字 Shape of the universe 最後會帶出三種可能，開放， 11/03 11:36 : → mpcb: 封閉與平坦 11/03 11:36 : → mpcb: 快速結論，目前觀結果，這是個平坦的宇宙 11/03 11:37 : → xiaoa: 樓上說的，應該稱為宇宙內部的形狀? 更具體的說是宇宙空間 11/04 20:48 : → xiaoa: 的均質性 11/04 20:49 : → xiaoa: 從外部來說，依然很難確定宇宙的形狀吧? 11/04 20:50 : → xiaoa: 另外，有些原PO說的觀念也需要糾正。比如說M理論的宇宙並不 11/04 20:52 : → xiaoa: 是一層膜。或者我該說不是一張2維的膜，就和弦不是1維的弦 11/04 20:53 : → xiaoa: 先理解這一點，我們才可能從宇宙外部"觀察"宇宙。 11/04 20:55 : → xiaoa: 如果我沒弄錯，把宇宙比喻成膜狀，目的只是為方便理解平行 11/04 20:56 : → xiaoa: 宇宙，平行於各宇宙之間的一種意象(說明各宇宙如何相鄰)。 11/04 20:58 : → xiaoa: 而宇宙大爆炸，其實也不一定是一個"點"作為起點。 11/04 21:03 : → xiaoa: 目前的情況是，可觀測的宇宙(observable universe)如果退回 11/04 21:04 : → xiaoa: 150多億年前，這個可觀測的宇宙會疊在一個非常小的範圍內 11/04 21:06 : → xiaoa: 然而緊鄰著這個範圍(可觀測宇宙的大爆炸起點)的四周，是什 11/04 21:07 : → xiaoa: 麼? 可觀測宇宙之外的宇宙的大爆炸起點? 11/04 21:08 : → xiaoa: 這些起點堆在一起，呈現什麼形狀? 無邊無界? 球體? 四方體? 11/04 21:10 : → xiaoa: 紙片狀? 線狀? 或不規則形? 這些，我們都不知道，因為在可 11/04 21:11 : → xiaoa: 觀測的宇宙之外.... 11/04 21:11 : → xiaoa: 所以目前能回答的是，可觀測宇宙看起來是"平坦"的，且所有 11/04 21:14 : → xiaoa: 方向看到的最遠距離，都一樣是150多億光年(可以說是個球體) 11/04 21:15 -- 一個孩子手指向浩翰的星空頭向著我問我說：「你能看多遠？」我答道：「我不如你那明亮的雙眼看得遠。」 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.45.56.238 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/ask-why/M.1541357183.A.E35.html

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