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或许，很少会有人使用专业的天文望远镜来观测宇宙，但头顶的这片天空却是时刻向我们打开的。在白天的时候，我们至少可以看到距离并不算太过遥远的恒星太阳，而到了晚上，不仅可能看到卫星月亮，还能看到很多来自太阳系之外的恒星。
没错，我们肉眼就能看到的这些星球，包括大家生活的这个地球，它们的形状都是圆的（或接近圆形）。与此同时，每一颗星球都有自己的大小（也就是所谓的极限）。
地球的直径大约是月球的4倍，太阳的体积大约是地球的130万倍。既然这些星球都存在于宇宙这个更大的空间中，那么问题来了：是不是宇宙也是一个有极限、并处于不断运动状态之下的一个巨型球体？
宇宙是否也处于旋转的运动状态之中
宇宙是否在旋转可以揭示宇宙的基本本质，这也是为什么宇宙学家们很长时期以来都在研究这个谜团。宇宙是否在旋转，就像其他许多宇宙学问题一样，从我们目前的研究来看，这是一个特别抽象的问题。但是，它同时也被研究宇宙学的科学家们，当作是对基本物理学进行研究的一种方式。
在对宇宙基本性质进行研究的过程中，宇宙会被设定为没有旋转、且每个方向都看起来是相同的。这样的假设和爱因斯坦方程保持了一致性，并建立了对宇宙进行描述的宇宙学标准模型。而我们验证该模型是否正确，则是通过将实际观测数据放入到该模型中，比如，宇宙微波背景的光便是很好的验证工具。
从实验结果来看，虽然温度有千分之一的微小变化，但从各个方向上去看是几乎相同的。所以，科学家们认为，这说明了宇宙在某个方向上的膨胀会比其他方向增加得更多，而没有给出宇宙正在旋转的任何提示信息。通过现有的各大研究来看，宇宙的活动很大长度上都不是自旋的，即便宇宙微波背景的测量很可能在未来有所改善。
宇宙的空间结构可能像膨胀气球
一直以来，我们大多数人都认为宇宙的形状应该是平坦无边的，然而一项新的研究缺打破了这个固有的结论。或许，我们的宇宙就像是一个已经膨胀到很大的气球一般，弯曲的内部空间可以让光束从起点回到终点。而研究过程中用到的大爆炸回声数据，便是来自于宇宙微波的背景。
当然，由于它对我们的现有认知发起了挑战，也缺乏更多的证据，所以，宇宙是缓慢弯曲的这个结论，暂时还无法让所有人信服。毕竟不管是我们对宇宙的传统看法，还是在2018年时发布的数据结果，都呈现出了和该新研究结果的矛盾性。
弯曲的宇宙和扁平的宇宙，不管是在形态上、还是物理特性上，都存在着很大的不同。平坦的宇宙对应的是开放的宇宙空间，而弯曲的宇宙对应的则是封闭的球形宇宙，膨胀的球形空间不只是会让每个点之间的距离变得更大，空间的曲率更会让运动的几何形状，也因此而变得特别复杂。
比如，在平坦宇宙空间中传播的两个光子，不会发生路径上的重叠，更不会产生任何相互作用；而当它们位于封闭的球形宇宙空间的时候，则会在其传播路径的终点相遇。宇宙的形状会涉及到很多问题，如果在之后的时间里，还有更多的证据显示我们的宇宙是弯曲的。
那么，这将导致早期宇宙中的很多数据自相矛盾，就连从宇宙中观测到的速率都会存在差异。当然，关于宇宙的形状，科学家们至今也没有给出定论，只能说哪一种的可能性更大。在宇宙探索的过程中，出现这样的对立性结论也并不奇怪，因为每一个答案的背后一定都蕴藏着我们暂时还不了解的信息。
在不可预测的宇宙中混乱无处不在
我们将宇宙的起源归结于138亿年之前的一次大爆炸，该反应原理本质上其实就是物理学家们所谓的量子物理。在此之后，膨胀的宇宙空间随着温度的下降，缓慢的形成了星系、恒星、行星以及生命。
有研究表示，宇宙的直径应该在930亿光年以上，而科学家们可观测的宇宙年龄大约是138.2亿年。宇宙特别庞大，而我们人类的观测技术又极度有限。尽管我们知道宇宙中有各类星体、黑洞、星系等物质的存在，但这些加起来都只占据了宇宙的5%左右，我们将其称为可见宇宙。
而剩下的95%的部分，即便是科学家们也对其知之甚少，我们将其称为不可见宇宙，这其中就包括了暗物质这种神秘的物质形态。宇宙中的很多新的发现，总是会打乱之前我们以及梳理好的逻辑。熵的不断增加，或有序事物变得无序的趋势，这不仅是宇宙的习惯，也是已知世界的基本规则之一。
简单总结一下：
1.宇宙的直径就目前的研究结果来看，应该在930亿光年左右，也就是说宇宙同样具备大小这个属性；
2.宇宙的形状暂时还没有定论，最新的研究结果表明：宇宙的形状应该更像是一个膨胀之后的气球，其内部是缓慢弯曲的。但是，更多的科学家和大众依然支持宇宙的形状是平坦的，也就是所谓的宇宙有界无边。
3.关于宇宙的很多问题，还需要随着科学技术的进步和科学家们的探索，才能与真实的答案更加接近，因为，我们现在的认知很有可能在将来的某个时间被彻底颠覆。
“永远不要丢掉自己的过去，它塑造了今天的你，也将影响未来的你。”——Ziad K. Abdelnour
我们每个人的模样在诞生的那一刻已经决定，因为是初始的基因塑造了我们，当然宇宙也一样，它是由诞生时的初始条件决定的。宇宙的每一次转变、相互作用和组成成分都使它变成了我们今天所观察到的样子。那么宇宙到底是什么模样的？也就是说它是什么形状？
我们经常会说宇宙是平坦的。但问题是，在大爆炸的时候，所有的物质都向各个方向均匀的膨胀，为什么不是一个球形的宇宙？
二维表面的曲率
让我们先从一个维度开始，讨论一个二维的表面或者假想的宇宙会有什么样的形状。
当我们提到二维平面时，就会想到一个平面物体：类似于一张纸或者一张桌面。拿一张纸我们可以把它卷成一个圆柱体，这样纸看起来就像一个互相联通的表面，因为现在我们可以从纸的一边“出去”，从另外一边“重新进入”，但是即使我们将纸卷成圆柱体，它仍然是一个平面。
为什么说它还是平面呢？一种方法是画一个三角形，把三个内角相加，如果加起来是180度，就得到了一个平面。同样，如果我们在圆柱体上画两条平行线，这两条平行线在所有的范围内都是平行的。这就说明它仍然是一个平面。可以拿一张纸试一下。
当然，平面并不是二维曲面曲率的唯一选择。
球体的表面也是二维的，但它却不是平面。如果你朝一个点的两个方向移动，你会看到任何点在两边都在“向下”弯曲，如果你朝垂直于第一个方向的两个方向上移动，两边也会“向下”弯曲。如果你在球体上画一个三角形，并且把这个三角形的内角相加，就会得到一个大于180度的数。如果你画两条平行线或者更确切地说，这两条线开始是平行，你会发现（就像地球仪上的经度线一样）它们最终总是会相遇，并在同一个点上相交。(顺便说一下，纬度线实际上并不是直线，只有赤道例外。你可以想象一下，把一个球体展开，只有赤道上的线不会变，其他纬度的线都会弯曲）这种曲面被称为“正曲面”。
另一方面，马鞍的表面是另一种非平坦的二维表面。它在一个方向上是“向下”弯曲（假如你坐在马鞍上，腿的方向上的线是向下弯曲的)，但在垂直方向上是“向上”弯曲的（沿着马的脊柱），这使得马鞍呈现出一个负曲面。如果你在这样的平面上画一个有三条直线的三角形，这些角加起来就小于180度。如果你画两条平行线，就会发现它们在两个方向上都是发散的，最后会越来越远。
另一种形象化的方法是：想象一张扁平的圆形纸。如果我们从这张纸的边缘上剪下一个或者多个楔子形纸片，把边缘重新粘在一起，就能从平面上得到一个正曲面。然后我们把一张新纸剪成一个圆形，插入刚才剪下来的“楔子形纸片”，就会得到一个类似于上图所示的负曲面。如果想象不出来，可以动手做下。
但这仅仅是在二维空间中的情况，我们作为一个三维空间的生物很容易能从三维的角度来想象各种二维曲率的表面。但我们的三维宇宙要复杂得多。毕竟这是我么能认识的最高纬度，还有我们就生活在里面。
三维空间的曲率
上图是对三维空间弯曲最正确的表述，我们平时看到的哪种二维平面放一个小球，在二维平面上看起来空间像是被压凹陷了，但其实在三维空间中，空间看起来像是被拉扯和挤压。
当我们谈到宇宙的曲率时，仍然有以下三种主要的可能性：
正曲率，就像一个高维球体，
负曲率，就像一个高维马鞍，
或者是零（平坦）曲率，就像一个三维网格。
大多数人会认为大爆炸会倾向于“球形”的答案，因为很明显，宇宙在各个方向上看起来都是一样的，但事实证明这只是我们的误解，宇宙在各个方向看起来都一样有一个令人信服的理由，但它与曲率没有任何关系。
宇宙在所有位置（均质）和所有方向（各向同性）看起来都是一样的，这是支持大爆炸的一个证据。大爆炸预言了整个宇宙（我们能观测到的一切）从一个炽热、稠密、均匀的状态开始，所有的定律和初始条件在任何地方都是一样的。
随着时间的推移，微小的不完美或偏离均匀性，产生了目前看到的结构：恒星、星系和星团，以及巨大的宇宙空间。但它在所有方面和地方看起来都一样的原因是因为宇宙中的所有东西都有一个共同的起源，而不是因为曲率。
我们宇宙的形状
有一种方法可以测量宇宙的曲率。
像上文说的画三角形或平行线对宇宙来说不可行。因为宇宙实在是太庞大了。就像你现在拿个笔在地上画个三角形，它看起来就是180度，画个平行线也很平行，这是因为画的太小了，我们太渺小了。要想在宇宙中画，至少的数十亿光年。那怎么办，我们有光线！
看看宇宙微波背景中的波动模式！基于我们对宇宙如何让运行的理解以及它是由什么构成的，这些波动应该在非常特定的角度尺度上有它们的“峰值”，或者它们最热的热点和最冷的冷点的尺度大小。如果我们的宇宙有一个负（马鞍状）曲率，那么我们看到的尺度就会偏小一点。如果我们的宇宙有一个正（球形）曲率，那么这个尺度就会变得更大。
这个原因和我们上文讨论的原因是一样的：直线是如何沿着这三种曲面弯曲的。在二维中是正确的，在三维中也是正确的。
所以我们需要做的就是观察宇宙微波背景的波动，我们可以直接测量（记住：可观察到的）宇宙的曲率！我们会发现什么？
上面蓝色圆圈中所示的曲率最多为0.5%，也就是说可观测宇宙的曲率与平面没有区别。
宇宙确实向各个方向均匀地膨胀，但平坦性与此无关。当然，在比我们所观察宇宙大得多的尺度上，宇宙仍然可能是弯曲的。因为在大爆炸之前是宇宙的暴胀时期，它把我们宇宙的任何区域按指数膨胀的方式拉伸，暴胀结束后宇宙的尺寸已经比原来的尺寸大得离谱。就像我们现在站在地球上，看到地球是平坦的一样，因为地球太大了，宇宙其实也一样，在我们能够测量的范围内，看起来就是平坦的。但地球和宇宙不同的是，地球表面的曲率我们可以从太空中直接去看。而宇宙作为一个三维空间，我们无法通过四维空间去观察整个宇宙的样子。
总结
如果我们可以在四维空间中俯瞰宇宙，这可能意味着整个宇宙实际上可能是正向或负向弯曲的，它是球形或马鞍形，或者是相互“联通的”任意形状，我们可以从一端离开，然后从另外一段又重新进入宇宙。以我们目前的能力不能排除这种可能性。但从我们所能观察到的情况来看，我们的可观测宇宙似乎与平坦没有什么区别。就像我们只能看到上图右下角的（D）一样，就会得出结论，我们的“空间”是平的，而宇宙实际上可能不是这样的。但这是我们所能获得的信息极限。
总的来说，我们的可观测宇宙是平坦的，但整个宇宙可能是任意的形状，你说它是球形也没错，说它是马鞍也没错，甚至你说它是甜甜圈也是对的。至于整个宇宙到底什么样子，我们只能“退到”四维空间去看，就像我们在宇宙中看地球一样！以上这就是我们所知道的宇宙的形状。
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