科学家发现“宇宙是一块海绵”,竟像

        12月13号消息,科学家发现“宇宙是一块海绵”,并且像是被人设计好的一样,这是怎么一回事呢?

科学家发现“宇宙是一块海绵”,竟像被人设计好的一样

        1.科学家的问题

        先来做个选择题:宏观宇宙像什么?1.肉丸宇宙:孤立无连接的高密度区嵌在连通的低密度背景里。        2.瑞士奶酪宇宙:低密度的孤立孔洞分布在高密度背景里。3.海绵宇宙:高密度区域和低密度区域相连,从拓扑角度看,理想的海绵体及其孔洞是一样的。

1918年Harlow Shapley通过对球状星团的分布及其密度的观测,推断出太阳并非银河的中心。如果银河是一个飞碟的话,我们只是住在它的边缘而已。

        在J Richard Gott《宇宙网络:神秘的宇宙结构》一书里,大体上讲了人类过去一百年对于宏观大尺寸宇宙的理解。大尺寸介于可观测宇宙(半径约150亿秒差距的球)和2千万秒差距之间——秒差距为天文长度单位,1秒差距约为3.26光年。也就是说,大尺寸大约介于500亿光年及5000万光年之间尺度上的宇宙结构。

科学家发现“宇宙是一块海绵”,竟像被人设计好的一样

        大尺度宇宙结构

        来源:V.Springel, Max-Planck Institut für Astrophysik, Garching bei München

        2.科学家的方法

        Gott从观测和理论前沿两方面的进展做了讨论,当然,这两条线也是互相交织在一起的。

        一条线是观测实验。在过去的一个世纪,不仅望远镜越来越大,分析方法也由原来的感光底片肉眼分析变成了计算机控制显示图像分析,可以更精确地测定光度。这也是准确定量测量的先决条件。有了这些进步,科学家们才更加深入地研究星系的大小、种类,并用类似摩尔定律的方式,逐步倒推出了宇宙的前沿。现在,宇宙的未知区域几乎都被标示出来,但我们要努力挖掘,做得更精确一些,比如对第一代恒星和类星体形成时代的研究。

        另一条线就是理论研究。因为数据进展缓慢,因此很长一段时间内,多种完全不同的理论可能都是合理的。只有更好的数据更新,才会有一部分理论被刷下去。

科学家发现“宇宙是一块海绵”,竟像被人设计好的一样

        宇宙结构 

        来源:The Cosmic Web

        在Gott的书中,讲了一个沉迷于用正多面体填充空间的高中男孩。这方面的项目使他在著名的西屋科学天才搜索排名第二。他还把这个想法发表在了《美国数学月刊》上,这成为他的第一篇论文。这启发了“种类统计”的定量测量,可用于分析大尺寸的拓扑结构,比如我们之前提到的肉丸或者瑞士奶酪结构。并且这些理论之间形成了互相竞争的概念。

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