回答

1。即使宇宙的体积是有限的,也可以没有边界。地球的表面形成一个三维球的表面(物理学家称之为弯曲的二维空间),你向东,南,西,北任何方向走,都能回到出发点。那么,可不可能有一种弯曲的三维空间,形成一个四维球的表面呢?在这样的空间里,你向上,下,左,右,前,后任意方向走,都能回到出发点。这样的空间是可能的,在RW度归正弯曲的情况下,宇宙的拓扑结构就是个“弯曲的三维空间”。


2。你可以看梁灿彬的《微分几何入门与广义相对论》10.1.2节,其中10-1-12式直接推出了四维球表面的方程。也可以看俞允强《物理宇宙学讲义》4.4节方程4-4-7。上面的两个公式都给出了四维球面方程。其实我有些惊讶你还不知道这个。因为这个话题是很多科普读物中都写到的。至少赫赫有名的《时间简史》里有。我就是上高中的时候就是看懂了这个才对物理产生兴趣的。


3。其实,这个很容易想象。很多科普里讲述广义相对论都说:引力等于时空弯曲。有点儿好奇心的读者都会问:向哪里弯曲?向上弯?向下弯?其实都不是,这个弯曲是向一个看不到的维度弯。当然,物理学家尽量回避“第四维空间”这样的词汇。在欧拉和高斯的时代,数学家往往把一个弯曲的曲线或曲面嵌入一个更高维的空间研究。到了黎曼的时候,几何学开始从空间自身入手研究弯曲,第四维的引入很难说是一种“数学技巧”还是“物理实在”,所以物理学家总喜欢在科普中说“弯曲的三维空间”,而不是说“四维球的表面”。


4。我建议你还是系统的学学广义相对论和宇宙学,至少如果你的数学基础不是太差。一个简单的办法就是去百度相对论吧,把梁老师的《微分几何与广义相对论》视频看一遍。现在你靠着看科普和新闻学物理,基本等于靠搭积木学盖房子,学不到什么有用的知识。

所有跟帖: 

请您先登陆,再发跟帖!