在宇宙中如何确定方向?

在宇宙中如何确定方向?

卜仆,心、物、律

物理学家会这样问这个问题:宇宙是“各向同性”的吗?

这个术语用来表示物理定律与方向无关。目前的答案是:据我们所知,宇宙几乎是各向同性的,没有优选方向,所有方向都是等效的。

那什么样的宇宙可能是有方向的呢?

其中一个可能性是旋转的宇宙。旋转的宇宙意味着它有一个非零的净角动量。角动量是一个矢量,即它有一个方向。这种方向的存在将会在对宇宙大尺度特性(包括对宇宙微波背景的研究和物质大规模分布的研究)的观测中被揭示。

例如,当我们在宇宙微波辐射中寻找各向异性时,我们就是试图从辐射中发现某种特殊的模式。特别地,如果宇宙在旋转,那么沿着轴的方向将不等同于垂直方向。这种自旋会导致微波辐射沿着自旋赤道的额外(横向)多普勒频移,并会显示出与余弦平方匹配的图案。

所以,你的问题并不简单。如果你认为宇宙的方向之间可能存在差异,那么你必须考虑设计一个实验来寻找这样一个方向,这将是物理学上一个非常重要的发现。当然必须指出:许多人已经做过了各种实验,结果是到目前为止,什么也没有发现。

当然,更谨慎地来答这个题的话,我们也可以去定义局部宇宙中的方向。比如对于一个大质量天体形成的局部重力井,向上就是远离该重力井的方向,向下就是朝向该重力井的方向。所以,在地球轨道上,向上是远离地球,向下是朝向地球;一旦离开地球的势力范围,向上就是远离太阳,向下就是朝向太阳。