宇宙到底是什么形状的？
翻译：一个会魔法的闪电、北街、听说马门溪山上有座庙
编排：杨宜修
当我们凝望星空时，我们常常会看见两种形状。
在自然界中，很多的天体、恒星、行星、或卫星都呈球体，而太阳系，银河，黑洞则是扁平的圆盘状。这些形状是由于重力的影响而形成的。那么，这个世界上最重的物体，这个宇宙又是什么样的呢？或者说，如果能看见整个宇宙，它会是什么形状的呢？
千年以来，人们一直在猜测宇宙的形状。
自古以来，人们一直有一个埋藏在心底的梦想，那就是去从这一片混乱的世界之中寻求规律。
为了达到这个目的，我们最强的欲望就是去知道它的样貌。在历史中，各个宗教给出了不同的答案。耆那教将宇宙比作人体，顶部很窄，中间和底部慢慢变宽。而古代的以色列人将宇宙看作是飘在一滩水上，扁平的圆片，它的上面是天堂，下面是地狱。
哲学家亚里士多德相信我们的宇宙是一个球体，因为球体是最完美的形状。印度教将宇宙想象成一个巨大的蛋，将所有东西囊括在里面。多亏了我们对这个世界的进一步理解，我们终于可以准确的计算出宇宙的形状，并且第一次利用科学的方法去计算出答案。在以前，我们没有办法知道宇宙的形状，但是随着阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论的诞生之后改变了。
广义相对论之所以如此重要是因为它表明了质量会使空间扭曲，那么宇宙的形状，它最终的命运，就都可以被它所含的物质来推断。同时我们也可以计算出临界密度，也就是宇宙在无尽的时间之后所要停止膨胀所需要的能量。科学家可以对比宇宙真实的质量以及临界质量去求得宇宙的形状以及它将会面临的结果。
事实证明，宇宙有三种可以采取的可能的形状。如果宇宙的密度小于临界密度，那么宇宙中就没有足够的物质抵消并组织膨胀，并且我们的宇宙将会一直膨胀下去。在这种情况下， 宇宙被认为是开放的或者是双曲线的，并且呈现出马鞍的形状。
然而，当谈到宇宙的形状时，重要的一点是我们要记住，我们的宇宙事实上是存在于四个维度之中的，所以我们讨论的任何形状都是我们可以理解的更低的维度形状，但是我们真正讨论的是一个四维的鞍座。
但是，在这种情况下，光线永远不会回到最初发射的地方，而是会随着时间的流逝，从最开始的地方继续一直向前传播更远的距离。并且由于一直膨胀，光线将会达到一个点。这时，物质会被拉伸并且被扯成碎片，从而造成我们的宇宙以我们所知道的大撕裂结束。
如果宇宙的密度大于临界密度，那么宇宙将会最终停止膨胀。这将会使我们的宇宙变成封闭的，并且它将会呈现一个四维球体的形状。
这种情况下，宇宙是有限却没有可以辨别的边缘的。但是这也意味着任何光线在宇宙中传播一圈后，最终都会回到它最初的发射点。一个球形宇宙以一种叫做大挤压的东西结束，这时所有的物质开始被拉入自身并且在反向大爆炸中被粉碎。
尽管这不是被广泛接受的关于宇宙形状的观点，但是最近的研究指出了这种情况。2019年，一项发表在《自然天文学》杂志上的研究得出了结论：基于普朗克卫星对宇宙微波背景辐射的测量，宇宙有百分之九十九的可能性是封闭的。
该项研究认为，标准的宇宙模型基于未知的物理学，因为从来没有人见过真正的暴胀、暗能量或者是暗物质。并且我们可能完全需要去发现一套不同的物理学来理解我们宇宙的形状。
尽管如此，被最广泛接受的宇宙形状理论是：宇宙真正的密度和临界密度是相等的，并且宇宙就像一张纸一样平坦，且范围是无限的。科学家使用了来自威尔金森微波各向异性探测器的数据得出了这一结论。
如果宇宙是平坦的，那么宇宙微波背景辐射只能是一度左右，但是事实情况恰是如此。在2013年，美国国家宇航局（NASA）用只有4％的误差率宣布宇宙是平坦的。这意味着宇宙的整体密度是大约每立方米5。9个质子，宇宙4。6％的总质量是原子，24％是暗物质，71％是暗能量。宇宙的结局和马鞍状宇宙的结局类似，所有物质将在大撕裂中被撕碎。
尽管马鞍状，球状和像纸一样平坦是最可能的宇宙形状，这并不意味着它不可能有其他的几何形状。正如之前所说，很多关于宇宙膨胀的物理机制还不得而知，所以我们的宇宙拥有一个完全不同的形状是有可能的。
此外，当谈到形状，科学家会提及拓扑结构，这种情形中的物体可以形容为用橡胶制成并有延展性的物体，只要它们没有被剪贴。正因如此，宇宙可以被塑造成像许多不同的东西。
有理论说宇宙的形状像甜甜圈或是环形曲面体，在这些理论中，宇宙是平坦的但是在很多处相连接。宇宙也可以是喇叭形的，如果是负曲率的话，它的一端向外展开并且很宽，而另一端则非常窄。如果真实情况是这样，一个住在窄的那端的人只能感受到两个维度。
一些宇宙所成的形状甚至可以是不可定向的，这意味着如果你沿着这样的环形宇宙走一圈，当你回到地球，你的心脏会在身体的另一边，你的手表会逆时针旋转，尽管你看其他人的感觉是镜像的。
其他可能的形状包括立方体，六棱柱，烟囱状，甚至是扭转的烟囱状。令人有点惊讶的是，我们与预测大致相似的先进的科学观使我们在古代就明晰了宇宙的形状。印度人相信宇宙形似一个巨大的鸡蛋，这离它是球形的理论并不远。耆那教预测宇宙上窄下宽，就像人体，或者有点像喇叭。古代以色列人预测了一个平坦的圆盘状宇宙，这和现在科学家理论预测的平坦宇宙接近。
相关知识
Big Crunch：大挤压，即大坍缩。是一个解释宇宙如何灭亡的过程，是由宇宙膨胀论延伸而来的，宇宙膨胀论认为，宇宙是从奇点膨胀而成的。
Big Rip：大撕裂是一种 宇宙论 假说 ，在2003年首度被发布，关于 宇宙的终极命运 ，假说中认为宇宙中的物质，从 恒星 和 星系 到原子和次原子粒子，在有限时间的未来会因为 宇宙的膨胀 进一步的被撕裂
Nature Astronomy：《自然天文学》杂志
Planck Satellite：普朗克卫星：是欧洲航天局（ESA）在视野2000年的第三个中型的科学计划。它被设计来以史无前例的高灵敏的角解析力获取宇宙微波背景辐射在整个天空的的各向异性图。普朗克卫星将提供几个宇宙学和天体物理学的主要讯息，例如，测试早期宇宙的理论和宇宙结构的起源。
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe（WMAP）：威尔金森微波各向异性探测器是NASA的人造卫星，目的是探测宇宙中大爆炸后残留的辐射热。
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