如果说宇宙是有限的,为什么宇宙没有形状,为什么没有几何中心?

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如果说宇宙是有限的,为什么宇宙没有形状,为什么没有几何中心?

就目前而言,我们还不能确定宇宙是否是有限的,也不知道宇宙是否有几何中心,但宇宙是有形状的。事实上,正是宇宙的几何形状是怎样的,决定着宇宙是否有限,也决定着宇宙最终会怎样演化。爱因斯坦的广义相对论预言,像地球或者太阳等有质量的天体都会使周围的时空发生弯曲。这种现象最早被日全食实验所验证,后来发现的雷达波延迟效应、引力透镜效应以及引力波都可以进一步证明这一点。由于宇宙中包含着大量的物质,这会导致整个宇宙呈现出某种几何形状。

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根据广义相对论,宇宙四维时空的形状有3种可能,这取决于宇宙中的物质密度。(1)如果宇宙中的物质密度大于宇宙临界密度,那么,宇宙四维时空的几何形状呈现为封闭的球状。这意味着宇宙范围是有限的,并且时空将会由目前的膨胀转变为收缩,直至最后演变为奇点。(2)如果宇宙中的物质密度刚好等于宇宙临界密度,那么,宇宙四维时空的几何形状是开放的平坦空间。这意味着宇宙范围是无限的,时空将会持续膨胀,直至速度最终无限趋向于零。(3)如果宇宙中的物质密度小于宇宙临界密度,那么,宇宙四维时空的几何形状呈现为开放的双曲空间(马鞍状)。这意味着宇宙范围是无限的,时空将会无限膨胀下去。

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从最近几年收集到的观测数据推测,最有可能出现的是上述第二种情况,即宇宙四维时空是无穷无尽的。如果真是这样,宇宙就不会存在一个几何中心。