宇宙可能是弯曲的：像巨大的气球

我们所知道的关于宇宙形状的一切都可能是错误的。根据一项新的研究，宇宙可能不像薄片一样平坦，而是像一个巨大的气球一样弯曲，而且气球还在膨胀。

这是发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文的结论。本文研究宇宙微波背景(CMB)数据，它是大爆炸遗留下来的弱热辐射。然而，并不是每个人都对这项新研究深信不疑。研究人员的发现基于2018年发布的数据，这与多年来的传统观点和最近基于同一宇宙微波背景数据集的另一项研究相矛盾。

这篇新论文声称，如果宇宙是弯曲的，曲率将非常平缓，不会对我们的生活、太阳系甚至银河系的运动产生重大影响。然而，如果我们走出银河系，深入黑暗的空间，沿着直线行进，那么最终你会绕一个圈，回到你开始的地方。宇宙学家称这个概念为“封闭宇宙”。尽管它已经存在了一段时间，封闭宇宙的概念并不符合现有的宇宙运行理论，所以科学家在很大程度上拒绝了它，代之以所谓的“扁平宇宙”。在一个平坦的宇宙中，宇宙向四面八方延伸，没有边界，也不围绕自身运行。现在，研究人员在测量宇宙的微波背景时获得了异常数据，为封闭的宇宙视图提供了坚实的(但不是绝对的)证据。

梅尔基奥里在一次采访中说，开放的宇宙就像一张拉伸的床单，而封闭的宇宙更像一个膨胀的气球。不管怎样，整个宇宙都在膨胀。当纸张展开时，每一点都与另一点成一直线；随着气球的膨胀，气球表面的每个点都离其他点越来越远。然而，由于气球的曲率，这种距离运动的几何形状更加复杂。

“这意味着如果有两个光子，当它们在一个封闭的宇宙中平行运动时，它们(最终)会相遇，”梅尔基奥里说。然而，如果它是在一个开放而平坦的宇宙中，光子将总是以平行的方向移动，不会相互干扰。

Melchiori说，传统的宇宙膨胀模型表明宇宙应该是平的。根据大爆炸模型，当我们回到宇宙开始膨胀到大爆炸后的第一个0.00000000000001秒时，你会看到一个不可思议的时刻:宇宙从第一个无穷小点开始，然后以指数方式膨胀。快速膨胀的物理模型指向一个扁平的宇宙，这也是大多数科学家支持“扁平宇宙”的主要原因。

梅尔基奥里指出，如果宇宙不是平的，你必须“微调”原始机制的物理原理，使其完全一致，并在此过程中做无数其他计算。研究人员在新的研究中写道，由于宇宙微波背景数据的异常，这一过程最终可能是必要的。

宇宙微波背景辐射是我们在宇宙中能探测到的最古老的东西，由微弱的热辐射(微波)组成。当你阻挡恒星、星系和其他干扰时，宇宙微波背景辐射将充满整个空间。宇宙微波背景是关于宇宙历史和行为的最重要的数据来源之一，因为它太旧了，而且遍布整个宇宙。根据最新数据，宇宙微波背景辐射的“引力透镜效应”比预期的要大得多，这意味着重力对宇宙微波背景辐射的弯曲效应似乎超出了现有物理学所能解释的范围。

研究小组使用的数据来自2018年发布的普朗克卫星实验。这是欧洲航天局(欧空局)的一项科学计划，旨在尽可能详细地绘制宇宙微波背景辐射图。新数据将发表在即将出版的杂志《天文学与天体物理学》上，该杂志目前可在欧洲航天局网站上获得。Di valentino和Melchiori也参与了该项目。

为了解释额外的引力透镜现象，普朗克的卫星合作小组给研究小组的宇宙形成模型增加了一个额外的变量，科学家称之为“A_lens”。Melchiori说，这个变量是单独添加的，用来解释所看到的异常现象，与物理学无关。换句话说，爱因斯坦的相对论中没有α透镜参数。“我们发现α透镜可以用正曲率的宇宙来解释，这更符合物理学，而不是广义相对论，”梅尔基奥里说。

梅尔基奥里还指出，这种解释不是结论性的。根据研究小组的计算，普朗克卫星数据指向一个正曲率宇宙(即一个封闭的宇宙)，显著水平超过99%。

然而，一些宇宙学家说对这项研究仍有许多疑问。斯坦福大学的宇宙学家安德烈·林德说，《自然-天文学》的论文没有考虑到10月1日在arXiv数据库上发表的另一篇重要论文(该论文尚未在同行评议的期刊上发表)。论文的作者，剑桥大学的宇宙学家乔治·埃弗·斯塔西奥和史蒂文·格拉顿也参与了普朗克合作项目。他们的研究数据少于Melchiori等人发表在《自然-天文学》上的数据。他们的分析也支持一个弯曲的宇宙，但他们的统计可信度远低于涉及更多普朗克数据的新研究。然而，当Ev Stasio和graton研究了其他两个早期宇宙的数据以及现有的数据集后，他们发现，总的来说，证据指向一个扁平的宇宙。

当被问及如何评价Ev Stasio和graton的论文时，Melchiori称赞了他们对数据的细致处理，但表示他们分析所依赖的普朗克数据片段太少。他还指出，他们的研究是基于改进的普朗克数据，而不是由600多名物理学家审查的公共数据。

安德烈·林德认为，这一重新分析表明，Ev Stasio和graton的论文是基于更好的方法。Ev Stasio在一封电子邮件中指出，如果宇宙是弯曲的，它将带来许多问题，与早期宇宙的其他数据集和膨胀观测相矛盾。

Melchiori还认为封闭宇宙模型会给物理学带来许多问题。“我不想说我相信宇宙是封闭的，”他说。“我相对中立。我会说，让我们等待现有数据和新数据能说明什么。我认为目前的结果有矛盾，我们必须非常仔细地找出这种矛盾的原因。”

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