眾所周知，宇宙大得離譜，如果你站在宇宙里的某個(gè)點(diǎn)上，可以隨心所欲地東張西望：上下左右前后，想看哪兒看哪兒！
你甚至可以幻想同時(shí)看到所有方向：不只是躺在草地上盯著半邊天空發(fā)呆，而是360度全景環(huán)繞立體聲杜比音效——哦不對，是全方位視角啦！
但問題來了！每次科學(xué)家們自豪地展示宇宙微波背景圖（就是那些來自COBE、WMAP、Planck這些聽起來就很高大上的太空任務(wù)），它們都是橢圓形的！
不是正方形，不是圓形，也不是恐龍形狀的（說實(shí)話，如果宇宙長得像霸王龍就有意思多了）。
那么，為什么偏偏是橢圓形呢？讓我慢慢道來...
當(dāng)球變成餅，慘劇就發(fā)生了！
要理解這個(gè)問題，我們得先從我們熟悉的家——地球開始說起。
地球基本上是個(gè)球，對吧？（好吧好吧，地理老師可能會(huì)說是"略微扁平的橢球體"，但除非你是衛(wèi)星或者杠精，否則這個(gè)區(qū)別真的不重要）。
我們表示地球最好的方式是什么？當(dāng)然是地球儀！那個(gè)你小時(shí)候可能當(dāng)足球踢過，然后被老師沒收的圓球球。
地球儀之所以這么棒，是因?yàn)樗Ａ袅怂膫€(gè)重要特性：
- 經(jīng)緯線永遠(yuǎn)垂直相交，像是有強(qiáng)迫癥的設(shè)計(jì)師畫的網(wǎng)格
- 每塊土地的面積準(zhǔn)確無誤，格陵蘭不會(huì)突然膨脹成超級巨人，也不會(huì)讓澳大利亞看起來比實(shí)際?。ò拇罄麃喨吮硎靖兄x）
- 地圖完全連接，沒有詭異的裂縫讓企鵝從南極掉進(jìn)虛空
- 各大洲的形狀不扭曲，意大利靴子就是靴子，不會(huì)變成高跟鞋或拖鞋
可是，問題來了！當(dāng)你想把這個(gè)球面變成平面展示時(shí)，麻煩就大了！
橙子皮的悲慘命運(yùn)
你有沒有試過把橙子完整剝皮，然后嘗試將皮平鋪在桌子上，不讓它撕裂或起皺？
如果你說你成功了，那么恭喜你，你可能打破了空間幾何定律，建議立刻去申請數(shù)學(xué)界的菲爾茲獎(jiǎng)！
格陵蘭在墨卡托地圖上：「看我！我超級無敵大！我可以吞下整個(gè)非洲！」 南美洲：「別信他，他其實(shí)只有我八分之一大...」 南極洲：「我在地圖上簡直是個(gè)龐然大物，實(shí)際上我只是個(gè)胖乎乎的大陸而已！」
如果地球是個(gè)班級，墨卡托投影就是那個(gè)把北極和南極區(qū)域吹得特別夸張的吹牛大王。
古德同積投影：橙子皮理論實(shí)踐者
這個(gè)投影看起來就像有人把橙子皮撕成幾塊，然后說："完美！就這樣印成地圖吧！"
古德先生（又一位執(zhí)著的地理學(xué)家）的目標(biāo)是保持面積準(zhǔn)確，這確實(shí)做到了：
- 每個(gè)大陸的面積比例精準(zhǔn)無誤
- 國家大小關(guān)系一目了然
- 但！地圖上有好幾道醒目的裂縫，看起來像是地球被什么巨獸抓傷了
南極洲在這種投影下甚至被分尸成幾塊，企鵝們表示強(qiáng)烈抗議："我們家明明是一整塊大陸，不是被切碎的披薩！"
這就像你小時(shí)候做手工，把橙子皮貼在紙上交作業(yè)，老師可能會(huì)給你加分創(chuàng)意，但絕對不會(huì)用它來指導(dǎo)你環(huán)球旅行。
摩爾威德投影：橢圓界的扛把子
然后，來了一位叫摩爾威德的聰明人（實(shí)際上是兩個(gè)19世紀(jì)的德國地圖制作者合體的名字），他想："何不把地球變成橢圓形呢？"
于是我們有了摩爾威德投影：
- 它是個(gè)橢圓，寬度正好是高度的兩倍（像個(gè)壓扁的圓）
- 它保持面積準(zhǔn)確，格陵蘭不再能吹牛
- 地圖完全連接，沒有惱人的裂縫
- 但！高緯度和邊緣經(jīng)度的形狀扭曲得像哈哈鏡里的人臉
北極和南極在這種投影下變成了長長的直線，就像被拉面師傅拉長的面條。俄羅斯看起來比實(shí)際更胖更寬，而赤道附近的國家則相對正常。
這就像是一種地理妥協(xié)——"好吧，我不能同時(shí)擁有所有美好的東西，那就保留面積正確和連接完整吧，至于形狀...嗯...將就一下？"
宇宙的橢圓秘密
現(xiàn)在我們終于可以談?wù)撚钪娴貓D了！當(dāng)天文學(xué)家們面對"如何表示整個(gè)宇宙球面"這個(gè)問題時(shí)，他們基本上面臨和地理學(xué)家一樣的難題，只不過規(guī)模更大。
你站在地球上，環(huán)顧四周。你能看到的是一個(gè)完整的球面，向所有方向延伸。宇宙微波背景輻射（那個(gè)宇宙大爆炸留下的"化石輻射"）也是如此——它來自所有方向。
那么，如何在平面上展示這個(gè)全方位的信息呢？
天文學(xué)家們選擇了——摩爾威德投影！就是那個(gè)橢圓形的家伙！
這意味著他們把整個(gè)天空（是的，全部360度的經(jīng)度和從北極點(diǎn)+90°到南極點(diǎn)-90°的緯度）壓扁成一個(gè)橢圓，橢圓高度剛好是寬度的一半。這就像把整個(gè)宇宙塞進(jìn)一個(gè)鴨蛋形狀的餅干模具里！
為什么選它？
天文學(xué)家們不是隨便選的。摩爾威德投影有幾個(gè)對宇宙制圖特別重要的優(yōu)點(diǎn)：
- 面積保真- 在研究宇宙微波背景時(shí)，科學(xué)家們需要精確知道某個(gè)特征占據(jù)了多少"天空"。想象你在數(shù)星星，你需要知道哪個(gè)區(qū)域星星多，哪個(gè)區(qū)域星星少，面積準(zhǔn)確就變得至關(guān)重要。
- 連接完整- 沒有割裂的區(qū)域，這意味著你可以看到整個(gè)連續(xù)的宇宙圖景，而不是被分割成幾塊的拼圖。
- 相對簡單- 橢圓形狀相對直觀，至少比那些看起來像被貓撕碎的地圖好理解。
當(dāng)然，代價(jià)是什么呢？邊緣部分扭曲得像融化的奶酪！靠近橢圓邊緣的宇宙結(jié)構(gòu)形狀會(huì)變形，看起來被拉長了。
但天文學(xué)家們表示："嘿，至少我們知道它們的大小是對的！形狀嘛...誰在乎呢？反正那里的星系也不會(huì)抱怨自己在照片里顯胖了。"
沒有完美地圖，只有不同的慘
當(dāng)然，摩爾威德不是唯一的選擇。還有一堆其他花里胡哨的投影：
HEALPix投影：天文學(xué)家的秘密武器，在計(jì)算中特別有用，但看起來赤道附近不錯(cuò)，兩極像被外星人咬了一口的餅干。
?？颂豂V投影：自我介紹："我是摩爾威德和墨卡托的混血兒！我繼承了爸媽的一些優(yōu)點(diǎn)，也繼承了他們的一些缺點(diǎn)！"
博格斯形態(tài)投影："我保留形狀！"（地圖悄悄補(bǔ)充："但代價(jià)是我看起來像被剪刀剪過的小學(xué)手工作業(yè)"）
凡德爾金騰投影："我什么都不保留得特別好，但我看起來很酷，特別適合掛在有復(fù)古審美的天文學(xué)家辦公室墻上！"
重點(diǎn)是：當(dāng)你看到那些橢圓形的宇宙地圖時(shí)，那不是因?yàn)橛钪嬲娴氖菣E圓的，而是科學(xué)家們經(jīng)過深思熟慮后的妥協(xié)產(chǎn)物。他們選擇保留面積準(zhǔn)確性和完整連接性，而犧牲了形狀準(zhǔn)確和角度垂直。
更多宇宙地圖的小秘密
讓我再透露一些有趣的小細(xì)節(jié)：
- 中心點(diǎn)可以任意選擇- 那些橢圓宇宙地圖的中心點(diǎn)通常放在銀河系中心或者其他有趣的地方，但理論上可以把任何點(diǎn)放在中心！這就像自拍時(shí)選角度一樣，總是把自己最帥的一面放中間。
- 顏色也是人為選擇的- 那些炫酷的藍(lán)紅相間的宇宙微波背景圖？顏色是人為添加的，用來顯示溫度差異。真實(shí)的微波我們?nèi)庋鄹究床灰?，否則你家微波爐工作時(shí)就像迪斯科舞廳了。
- 地圖投影爭論從未停止- 地理學(xué)家和天文學(xué)家至今仍在爭論哪種投影"最好"。這就像爭論披薩應(yīng)該是芝加哥厚底還是紐約薄餅一樣，可能永遠(yuǎn)沒有定論，但爭論的過程很有趣！
結(jié)論：真相就是個(gè)蛋！
所以下次當(dāng)你看到那些花花綠綠的橢圓形宇宙地圖時(shí)，請記?。河钪娌皇菣E圓的，只是我們畫不出更好的圖了！
但嘿，至少這個(gè)橢圓蛋讓我們能看到整個(gè)宇宙，雖然有點(diǎn)扭曲，但比15個(gè)分裂的碎片要好多了！畢竟，誰想看到一個(gè)破碎的宇宙呢？我們的社交媒體時(shí)間線已經(jīng)夠碎片化的了！
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