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，’， ; 00958C仔细阅读以下文章，并考虑文章结尾处的互动提出的问题，严格遵循互动：您的答案格式，您将有机会获得由理想国家/地区3《化学之美：物质的视觉奇观》提供的高质量流行科学书籍。宇宙是平坦而无限的，还是更复杂的形状？我们不能确定。但是，一种新的搜索策略是描绘出可能揭示宇宙是否具有特定形状的微妙信号。在公元前350年，亚里士多德提出了一个问题：宇宙是无限的吗？他认为“这个问题的答案对于我们探索真相至关重要。”希腊哲学家认为，“天体”（即月球，行星，太阳和其他恒星）在地球上移动，“这些天体并不是无尽的，但具有界限”。此外，他认为地球是宇宙的中心。基于此，亚里士多德推断宇宙必须受到限制，否则不可能拥有一个中心。这样，他似乎解决了一个问题，使他的前任和同时代人感到困惑。尽管亚里士多德的逻辑是一个循环的论点，但他的结论仍然是一个巧合。超过两千年后，我们仍然无法确定宇宙是有限的还是无限的。宇宙可能是无限的，并在各个方向上无限延伸。宇宙也可能是有限的形状，例如球体或甜甜圈形状。当然，现代科学家也对这个问题感到好奇。他们设计了一种比亚里士多德研究宇宙整体拓扑结构的方法更严格的策略。大约二十年前，科学家进行了第一次测试，将多个可能的拓扑结构与天文数据中的可能信号联系起来。但是，尽管信号搜索没有取得结果，但可能有一天的未来是黑暗的。最近，来自七个国家的约15位科学家组成的合作团队（称为Compact）提出了一种寻找拓扑线索的新方法。正如他们在2024年4月在《物理评论快报》发表的文章中所写的那样，他们使用了十年前不可能的计算能力，他们认为“过去对拓扑的搜索远远远远远远超过了所有重要的可能性。我们要发现或限制空间拓扑还有很长的路要走。”蒙大拿州立大学的天体物理学家尼尔·康沃尔（Neil Cornish）说：“宇宙的规模和形状绝对是我们可以提出的最基本和最重要的问题之一。”他不是紧凑型团队的成员。鉴于已经获得了大量相关数据，他的立场是：“尽力进行最全面的分析非常重要。” Sky Compact合作团队根据25年前的工作开发。 1998年，Case Western Reserve University（Case Western Reserve University（Case Western Reserve University）的理论物理学家，以及当时在普林斯顿大学（Princeton University）的戴维·斯普格尔（David Spergel）的理论物理学家格伦·史塔克曼（Glenn Starkman），格伦·史塔克曼（Glenn Starkman），他共同发表了一篇文章《天空中的圆环（Circles in the Sky）》。本文绘制了探索宇宙拓扑结构的地图。紧凑型合作小组负责人格伦·史塔克曼（Glenn Starkman）正在绘制宇宙可能具有特殊形状的信号。图像来源：David Hintz/Case如果西部储备大学假设这是真的，那么这三位研究人员提出的技术将工作。最重要的是，宇宙的拓扑结构必须允许光穿过宇宙整个生存时间的规模后，通过两个完全不同的路径到达地球。就像从西班牙到新西兰的飞机一样，它的路线可以向东穿越亚洲和西部。

地球的表面是一个球体，但是整个宇宙可能具有其他形状。例如，将其视为圆环（例如甜甜圈状的形状）。在这种情况下，光线有多个路径可以在圆环的表面上传播并返回原点。光可以围绕甜甜圈的外部或中间的孔。无论哪种方式，光最终都会返回起点。想象一下三维表面的圆环，比二维表面要复杂得多，但是可以使用具有特殊特性的立方体对其进行建模。想象一下，您住在一个立方体中，每张脸都与对面相连。如果您从立方体的左侧走出来，您将从右侧出现。同样，您可以从顶部到底部或从前面到后行驶。 Neil Kernish认为试图将宇宙的整体拓扑绘制为“低概率，高回报”研究。资料来源：Colter Peterson/Montana州立大学在第《天空中的圆环》条中，Kernish，Spurger和Starkman解释了宇宙学数据如何显示宇宙可能具有类似于三维圆环（3D圆环）的拓扑结构（这是他们考虑的许多形状之一）。他们建议在宇宙微波背景辐射（CMB）中寻找这些证据。宇宙微波背景辐射是早期宇宙的连续光子流，从各个方向到达地球。这使我们可以在大爆炸后仅380,000年看到宇宙的外观。当时，光是第一次在宇宙中自由传播。通过观察当今的光子，我们可以绘制球形表面，即最后的散射表面（LSS）——，这是宇宙初期的快照。整个表面的亮度和温度非常均匀，不同位置的变化仅为十万。从本质上讲，最终散射表面的球体是我们可以看到的最远的东西。 Kernish，Spurger和Starkman认为宇宙是三维的圆环。我们首先可以想象一个矩形盒子。现在想象：如果我们将LSS球体放在框中的中间，但它的大小不完全匹配怎么办？这就像将篮球塞进鞋盒中。在这种情况下，球体将从矩形的侧面挤出。如果我们观察球体相交的位置，我们将在盒子的相对侧找到两个圆圈。由于盒子的相对侧是相同的——，请记住，这个盒子是三维圆环替代模型——，两个圆圈也将完全相同。基于此原理，我们可以在宇宙微波背景辐射（CMB）天空的另一侧寻找相同的圆圈。最终的散射表面是一个球形表面，它揭示了大爆炸后不久的样子。从蓝色到红色的光谱显示的温度波动揭示了早期宇宙的细节。资料来源：Dillon Berger的研究人员使用了Wilkinson微波各向异性检测器（WMAP）的宇宙微波背景辐射数据详细搜索这些环。但是，他们没有找到证据。在2004年的一篇论文中，他们报告了这一结果。 “我们最初使用WMAP数据进行搜索。大约十年后，我们使用了普朗克探测器进行进一步的搜索，并且没有发现以这种方式围绕宇宙的光的证据。”没有发现戒指意味着宇宙是广阔的。但是，还有另一种可能性，也就是说，宇宙是有限的，但比最终散射表面大得多。在这种情况下，最终散射表面的球形表面不会与宇宙空间更大的宇宙空间相交。为了推进研究，Starkman及其同事需要找到适合可观察到范围之外的宇宙的技术。

聆听Drums紧凑研究团队的新方法的形状是基于1966年的数学家Mark Kac提出的一个古老想法。斯塔克曼（Starkman）已经知道了这篇论文已有多年了，并意识到，如果环测试不起作用，该方法可能会提供另一种探索宇宙拓扑结构的方法。马德里理论物理学研究所的物理学家Yashar Akrami是紧凑型项目的合作者之一，解释了Katz工作的前提：“如果我闭上眼睛并听到鼓声的声音，我可以分析声音并确定其各种模式的频率和振幅，所以我可以从声音和声音上开始，并出色地表现出色的形状，又可以呈现出来吗？紧凑的团队计划使用这种方法来研究宇宙。他们通过分析宇宙微波背景辐射和其他宇宙学数据中留下的声波来推断宇宙的结构。 Yashar Akrami正在计算特定拓扑在宇宙学数据中可能留下的特征。图像来源：Laura Marcos Mateos的宇宙微波背景辐射有细微的变化：最终散射表面上的某些斑点（即宇宙微波背景辐射起源的光子）略高于散射面的平均温度，而另一些则略高。这些模式是通过早期宇宙等离子体中传播的声波产生的。当大爆炸在宇宙的初始阶段迅速扩展时，声波源自空间结构中的微小量子波动。类似于将不同尺寸的石头随机放入池塘中时发生的涟漪。该峰对应于温度或密度稍高的区域，而槽则对应于温度或密度较低的区域。该模式刻在宇宙微波背景中。但是，您无法仅基于宇宙微波背景辐射图直接看到波的形状。研究人员还需要详细研究统计相关性，以衡量谷和峰的尺寸分布。这就像分析嘈杂的《贝多芬第九交响曲》，试图恢复分数并找到宇宙出生时宇宙“播放”的笔记。 Case Western Reserve University紧凑型团队的成员Craig Copi说：“短笛和小队都是风乐器，但是您可以很容易地听到差异，因为它们会产生不同的音符。” "What's the use of identifying these notes? A universe with a specific topology may amplify certain notes and weaken others. Take a confusing feature in cosmic microwave background radiation as an example. Imagine you have two telescopes, one pointing directly above and the other deviating from 10 degrees. From a statistical point of view, if you measure the temperature of the cosmic microwave background radiation at these two locations, the results will be relevant. If one spot is higher与平均温度相比，其他位置也可能超过平均水平，即一个位点具有高温，而另一个位置的温度低于平均水平Copi说：“超过60度，相关性消失，我们无法解释。拓扑可能是答案。如果您有一根紧密而长的串，拔出它，它可以提出的音符将具有最大的波长，这意味着它根本无法使宇宙辐射高于60度的宇宙背景辐射相关。

Copi推测：“也许我们的'鼓（指宇宙）无法做出这些音符，因为拓扑自然会截断那个规模。”换句话说，也许我们生活的宇宙更像是短笛，而不是大尺寸。那么，我们如何找到答案？第一步是抽出各种拓扑结构可能产生的声音图像。可能的拓扑紧凑研究团队从最简单的拓扑开始，研究了3335,417个不同的平面空间。最简单的是三维圆环（标记为E1），然后逐步研究更复杂的结构，直到E17。去年，紧凑型团队发表了一篇论文，展示了九个“定位”平坦拓扑模板。所谓的“定向”意味着，如果您在这样的表面上，向上站立，围绕封闭的路径行驶，然后返回起点，您的头仍在向上。其他八个“无向”平面拓扑的模板将于今年年初发布。无向表面（例如莫比乌斯带）具有固有的失真特性。如果您绕过这个空间，您的方向将会改变，例如从前面到反向（反之亦然）。 Accrami和他的博士生正在进入下一阶段研究的下一阶段，研究了诸如领域的积极曲率拓扑特征。这种拓扑结构有五类。紧凑型团队还在探索不仅如何使用宇宙微波背景辐射，而且还使用宇宙中天体的分布来研究宇宙的拓扑结构。尽管宇宙微波背景辐射仅提供二维数据——，即宇宙——的横截面，但天体填充了整个三维空间，提供了更多分析数据点。紧凑的团队希望通过Euclid，Roman和Spherex太空望远镜在未来几年内促进宇宙拓扑的研究。 Kornish认为Compact的研究是“高风险，高奖励”主题。他相信：“我敢打赌他们什么都不会得到。”但是他补充说：“但是，这个话题具有重要意义，值得我们努力探索。”斯塔克曼认为，成功或失败的可能性尚未评估。他说：“我们不知道我们会发现宇宙的拓扑结构。”他继续研究的动机是，拓扑结构可以解释宇宙微波背景的辐射中的异常情况。这些异常包括统计相关性的60度截止，以及在太阳系轨道平面上部和下侧观察到的模式之间的奇怪差异（南北不对称）。斯塔克曼无法得出结论，这些异常是由拓扑引起的，但他还没有听到其他令人信服的解释。内希还承认，这些令人困惑的模式“可能是由具有一定形状的宇宙引起的”或“随机巧合”。紧凑的研究人员发现，过去几十年中积累的数据并没有削弱这些异常的真实性，而是进一步支持了他们的物理现实。至于这种趋势是否会持续，时间将给出答案。 Accrami说，该团队计划在未来五到十年内开始研究。他说：“我们要么发现宇宙的拓扑结构，要么得出结论，——宇宙太大而无法检测到其拓扑，至少没有现有工具。” “如果结果是后者，它可能会让某些人失望。毕竟，毕竟，我们肯定会比亚里士多德更了解。但是我们仍然无法回答亚里士多德提出的问题，即“在追求真理的道路上至关重要。”

作者：史蒂夫·纳迪斯（Steve Nadis）翻译：Bian Ying评论：机器第7号原始链接：宇宙学家尝试一种新方法来衡量宇宙编辑器的形状：7号机器