宇宙是看似無盡的海洋，到處都是恒星，星系和星云。在其中，我們看到了啟發(fā)整個(gè)歷史故事的模式和星座。但是，我們?nèi)匀徊涣私庖环N宇宙模式。一個(gè)尚未解決的問題：宇宙的形狀是什么?我們以為我們知道，但是新的研究提出了另外的建議，這可能表明宇宙學(xué)發(fā)生了危機(jī)。

許多早期的天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙是由恒星組成的球體，包圍著太陽系，并以固定的，靜止的地球?yàn)橹行摹５菐讉€(gè)世紀(jì)以來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)我們的太陽只是銀河系中數(shù)十億個(gè)中的一個(gè)，而且有數(shù)十億個(gè)星光散布在數(shù)十億光年的空間中。創(chuàng)造形式的問題似乎是有爭(zhēng)議的?？湛臻g中存在恒星和星系?？臻g只能是一塊空白的畫布：平坦，歐幾里得和沒有結(jié)構(gòu)。

然后在1900年代初期，愛因斯坦(Albert Einstein)發(fā)展了他的廣義相對(duì)論。在其中，空間不是一塊空白的畫布。它可以根據(jù)宇宙中質(zhì)量的位置和運(yùn)動(dòng)來彎曲和伸展，扭曲和變形。這些空間變形會(huì)偏轉(zhuǎn)光和物質(zhì)，從而產(chǎn)生我們稱為重力的效應(yīng)。通過相對(duì)論，空間可以呈現(xiàn)不同的形狀。這樣一來，宇宙就可能具有整體的宇宙形狀，就像地球總體上是圓形的一樣。

扁平化是我們?cè)谌粘Ｉ钪兴伎伎臻g的方式。這是我們?cè)趯W(xué)校中學(xué)到的歐幾里得空間。平坦的空間在所有方向上均等地延伸，并且兩個(gè)平行的光束將永遠(yuǎn)保持平行。

開放空間可以想象成馬鞍形。它彎曲的方式會(huì)隨著您向外延伸而發(fā)散。最初平行的兩束光束將逐漸散開，在穿過宇宙時(shí)彼此稍微偏離。

封閉空間通常是球形的。它在延伸時(shí)會(huì)聚，因此平行的光束最終會(huì)像地球上的經(jīng)線一樣會(huì)合并交叉。

應(yīng)該提到的是，這些都不是必須解決整個(gè)宇宙在膨脹的事實(shí)。宇宙膨脹意味著空間中的點(diǎn)隨著時(shí)間而散開。宇宙的形狀與空間的形狀有關(guān)。球形氣球可以在充氣時(shí)膨脹，就像可以伸展平坦的橡膠片并保持平坦一樣。因此，我們不斷擴(kuò)展的宇宙可以是平坦的，開放的或封閉的。

由于空間的曲率受質(zhì)量的存在的影響，因此宇宙的整體形狀取決于其內(nèi)部物質(zhì)的平均密度。在廣義相對(duì)論中，該值由密度參數(shù)給出，它是觀測(cè)到的密度與宇宙變得平坦所需的“臨界密度”之比。如果密度參數(shù)為1，則宇宙是平坦的。如果大于1，則將其關(guān)閉;如果密度參數(shù)小于1，則將其打開。宇宙密度的測(cè)量值始終為1。對(duì)于觀測(cè)的極限，宇宙是平坦的，這是我們長期以來一直懷疑的。

但是還有另一種測(cè)量宇宙形狀的方法，那就是看很遠(yuǎn)的物體的外觀大小。一切都?xì)w結(jié)為平行光束的行為。在一個(gè)平坦的宇宙中，平行線保持平行，因此來自遙遠(yuǎn)星系兩側(cè)的光會(huì)以一條直線到達(dá)我們。它們相對(duì)于彼此的角度保持不變，因此銀河系以其真實(shí)大小顯示。

如果宇宙是開放的，則平行線會(huì)隨著距離而發(fā)散。因此，來自遙遠(yuǎn)星系的光在到達(dá)我們時(shí)變得更加平行。這意味著星系看起來會(huì)比實(shí)際的要小。如果宇宙是封閉的，則會(huì)發(fā)生相反的光彎曲，并且銀河系看起來會(huì)比實(shí)際的更大。

在《自然》雜志上發(fā)表的一篇新論文中，一個(gè)團(tuán)隊(duì)沒有研究星系，而是研究了宇宙微波背景(CMB)內(nèi)的波動(dòng)。該中巴是從大爆炸殘光，它是最遙遠(yuǎn)的光，我們可以在宇宙中看到的。因此，它是受宇宙形狀影響最大的光。CMB的波動(dòng)規(guī)模由宇宙中暗物質(zhì)和暗能量的數(shù)量決定，我們知道，因此我們知道應(yīng)該出現(xiàn)多大的波動(dòng)。當(dāng)團(tuán)隊(duì)分析了來自Plank航天器的CMB數(shù)據(jù)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)波動(dòng)大于預(yù)期。這意味著在99%的確定性范圍內(nèi)，宇宙是封閉的，而不是平坦的。

這項(xiàng)新的研究與許多先前的研究相矛盾，后者表明宇宙是平坦的。普朗克(Planck)數(shù)據(jù)中可能存在一些系統(tǒng)誤差，使宇宙看上去是彎曲的，但如果研究準(zhǔn)確，則表明我們的理解存在差距。目前，宇宙的形狀尚不清楚。