※ 引述《q910044 (拉链拖到皮)》之铭言： : 标题: [请益] 宇宙的形状? : 时间: Fri Nov 2 22:49:15 2018 : : 一般以人对这世界认知来讲 会以为地球圆的 那整个宇宙是从大爆炸来的也会大概是圆的 : 但是弦理论推论宇宙可能是层膜 : 如果把三维空间跟时间加起来,那形状比较像土司面包 : 而宇宙物理学是说宇宙自身无限,所以他自己膨胀缩小也将是无限. 基本上，在讨论宇宙的形状时，是在讨论宇宙局部与整体的几何关系 如果是讨论局部几何关系时，通常会使用曲率来描述 而讨论整体的几何形状时，会使用柘朴学来描述，而这也跟广义相对论有关 在此不多说关於各种地平线的定义与关系 总结而言，在地平线之内的宇宙称为可观测宇宙，基本上是个以地球为中心的球形 而半径依各种地平线定义不同有所差异 在测量宇宙的局部几何曲率时，会使用不同方法测量Friedmann公式中的密度参数Ω 这个数值与哈柏参数，重子，暗物质与暗能量的比例有关 当这个数值为1的时候，就可以说我们的宇宙的几何曲率是平坦的 大於1时，宇宙会有正曲率，会是个封闭宇宙 反之，小於1时，宇宙空间的曲率是负值，会是个开放宇宙 而在讨论关於宇宙整体形状架构时，基本上会有三个分法 1、有限与无限 2、平坦、开放与封闭 3、单连通与多连通（拓朴学的术语） 在讨论有限与无限时，基本上，无限宇宙中永远有比任两点更远的距离 这样无法明确定义形状和大小，而且"内容物"会变得没有限制 所以在讨论宇宙形状时，通常会是讨论有限宇宙 而在讨论"形状"这件事情时，通常是在问"边界"是长什麽样子 但有限宇宙也不一定代表有边界，但是可以透过数学形式形容他们的样子 像是三环三球（3-sphere and 3-torus,不是三环三线）就是有限无边界的例子 如果要形容的话，可以想像一个很复杂的莫比乌斯环那样找不到边界 而在讨论空间曲率时，这样的结果会跟後续的拓朴结果有关 其中，只有正空间曲率会直接导向收敛的封闭宇宙 而零空间曲率的平坦宇宙，可能会导像如欧式几何的发散的无限宇宙解 但是，在多连通的状况下可以有如环状解的方式形成有限宇宙 而负曲率就是如漏斗状，马鞍状等等，都会导向发散的开放宇宙 这些不同的状况最後会影响宇宙最终下场 而目前的观测结果，如WMAP和Planck，指出我们的宇宙很可能是零空间曲率的平坦宇宙 （这个答案超棒，因为总能量可以为0） 但是并没有观测证据可以指出更明确的形状 （在拓朴学中，甜甜圈和单耳杯是"完全一样"的形状，就知道有多麽地不确定了） 有兴趣的人可以查询 Friedmann–Lemaitre–Robertson–Walker metric (我都直接用Friedmann equation） 也有一些使用曲率不均匀的宇宙建立的模型，但我从来不用，因为解释会超麻烦 -- ps. 在讨论这个问题的时候基本上不会拿M theory出来，因为四维就很麻烦了 没事拿那麽多维度来没什麽意义，更何况大多是被压缩起来的 不过有兴趣的人可以查询brane cosmology或Randall–Sundrum model 关於宇宙初生时的形状，目前还是无法实验或观测阶段，所以看那些搞弦的要怎麽样 : : : 可以请问宇宙目前不包含时间参数下会比较像甚麽形状呢? 还是必须要去想像无限是什麽 : 形状呢? : : -- :

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 162.221.124.95 : ※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/ask-why/M.1541170157.A.F8C.html : → mpcb: 关键字 Shape of the universe 最後会带出三种可能，开放， 11/03 11:36 : → mpcb: 封闭与平坦 11/03 11:36 : → mpcb: 快速结论，目前观结果，这是个平坦的宇宙 11/03 11:37 : → xiaoa: 楼上说的，应该称为宇宙内部的形状? 更具体的说是宇宙空间 11/04 20:48 : → xiaoa: 的均质性 11/04 20:49 : → xiaoa: 从外部来说，依然很难确定宇宙的形状吧? 11/04 20:50 : → xiaoa: 另外，有些原PO说的观念也需要纠正。比如说M理论的宇宙并不 11/04 20:52 : → xiaoa: 是一层膜。或者我该说不是一张2维的膜，就和弦不是1维的弦 11/04 20:53 : → xiaoa: 先理解这一点，我们才可能从宇宙外部"观察"宇宙。 11/04 20:55 : → xiaoa: 如果我没弄错，把宇宙比喻成膜状，目的只是为方便理解平行 11/04 20:56 : → xiaoa: 宇宙，平行於各宇宙之间的一种意象(说明各宇宙如何相邻)。 11/04 20:58 : → xiaoa: 而宇宙大爆炸，其实也不一定是一个"点"作为起点。 11/04 21:03 : → xiaoa: 目前的情况是，可观测的宇宙(observable universe)如果退回 11/04 21:04 : → xiaoa: 150多亿年前，这个可观测的宇宙会叠在一个非常小的范围内 11/04 21:06 : → xiaoa: 然而紧邻着这个范围(可观测宇宙的大爆炸起点)的四周，是什 11/04 21:07 : → xiaoa: 麽? 可观测宇宙之外 的宇宙 的大爆炸起点? 11/04 21:08 : → xiaoa: 这些起点堆在一起，呈现什麽形状? 无边无界? 球体? 四方体? 11/04 21:10 : → xiaoa: 纸片状? 线状? 或不规则形? 这些，我们都不知道，因为在可 11/04 21:11 : → xiaoa: 观测的宇宙之外.... 11/04 21:11 : → xiaoa: 所以目前能回答的是，可观测宇宙看起来是"平坦"的，且所有 11/04 21:14 : → xiaoa: 方向看到的最远距离，都一样是150多亿光年(可以说是个球体) 11/04 21:15 -- 一个孩子手指向浩翰的星空 头向着我 问我说：「你能看多远？」 我答道：「我不如你那明亮的双眼看得远。」 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 114.45.56.238 ※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/ask-why/M.1541357183.A.E35.html "我们的宇宙是建立在一个膜上"和"我们的宇宙的形状是个膜" 这两件事是不一样的 在讨论宇宙的形状时，讨论的主题就在於宇宙的空间是怎麽分布的 我们会需要知道，什麽这个宇宙中"最远的距离"可能会是什麽样子 所以会使用几何与拓朴来形容空间的分布会是什麽样子 什麽时候会讨论这样高维度的空间？ 通常是在讨论多重宇宙的其中一种解释才会提到 其他多重宇宙，还有例如多宇宙、多层宇宙，循环宇宙等各种理论 在考虑到更高维度时，这个四维宇宙会是更高维度的"体（bulk）"中的一层"膜（brane）" 在这种层次上，有些这个宇宙中的现象有可能是由更高维反应所产生的投影 而膜宇宙这件事，主要是套用M理论时 描述我们的宇宙建立在其中的D3-brane（3+1维空间膜）上 而其他6或7个维度是被压缩起来的，当整个10或11个维度都算上才是一整个体 而这个体可能是呈现Calabi–Yau这种形状 有兴趣的人可以去google 这个东西，但是请记住，看到的都是"投影"後的结果 而且你不会想要在上面量测任两个点的距离的... ps. 如果要以莫比乌斯环为例来讨论高维度时 请小心，它的第三个维度是纸的厚度，不是直接推到一般日常生活的三维空间 ※ 编辑: mpcb (114.45.56.238), 11/06/2018 11:48:59