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宇宙飞船@宇宙飞船朝一个方向一直飞，最终能回到起点吗？


宇宙飞船@宇宙飞船朝一个方向一直飞，最终能回到起点吗？
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宇宙飞船@宇宙飞船朝一个方向一直飞，最终能回到起点吗？
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宇宙飞船@宇宙飞船朝一个方向一直飞，最终能回到起点吗？
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如果你现在随便选一个方向只走直线 ， 不改变方向 ， 穿越山川河流 ， 最后你会回到你现在站的这个地方 ， 也就是出发点即目的地 。 如果登上一艘宇宙飞船 ， 选一个方向出发 ， 最终会回到起点吗?
图：如果这条公路上有一只蚂蚁 ， 它会认为公路是直的还是弯曲的？
我们望着外面笔直的马路 ， 看看长江 ， 黄河 ， 看着高楼林立 ， 山峦叠嶂 ， 似乎它们都在一个平面上 ， 地球是平坦的 。 然而当我们的飞船飞出地球 ， 回头望来 ， 我们才发现地球原来是圆的 。 可以发现 ， 我们要了解一个对于我们来说巨大无比的物体或者空间 ， 我们需要在一个更大的尺度上观察它 ， 而不是仅仅是在这个物体一种 ， 一个渺小的角度来探查 。
图：在太空中可以看到地球的特征 ， 这种特征是无法在地球表面上观察到的 。
那么我们的飞船是否能回到起点呢？我们能否站在宇宙之上更大的尺度中来回望宇宙呢？这涉及到宇宙的边界问题 ， 如果宇宙有边界 ， 那么我们可以飞出边界 ， 回望宇宙 。 如果宇宙是各个方向都是无限的 ， 并且都是开始方式的 ， 那么我们永远只能做井底之蛙 。
宇宙的形状
宇宙的边界 ， 宇宙的形状一直都是科学家重要的研究课题 。 然而 ， 即使我们向太阳系外发射了大量探测器 ， 我们也不能直接测量出宇宙是平的还是弯的 ， 这就像在一个广场上 ， 我们把蚂蚁换成了昆虫 ， 视野更大了 ， 但还是很渺小 。
不过科学家找到了一个新的办法 ， 这个方法来源于《广义相对论》 ， 爱因斯坦告诉我们光只会走直线 ， 如果时空是弯曲的 ， 那么光就会沿着弯曲的路线前进 ， 弯曲路线中的直接 ， 物理学家叫它测地线 ， 测地线类似于地球上的大圆 。 例如赤道是弯曲的圆形 ， 如果把地图展开 ， 那么赤道就是一条直线 。
由此 ， 我们可以通过三角形测量法 ， 如果两条平行的光线会在空旷远处的相交 ， 可见空间必然纯在曲率使光线偏转了 ， 那么空间就是弯曲的 。
图：中间那个圆圈代表我们的可观测宇宙 ， 在圈中很难观察到白线是条曲线
然而 ， 科学家从遥远的星系 ， 星系图 ， 甚至从宇宙的第一束光（宇宙微波背景）中 ， 得到的结果是宇宙是平的 。 或许还有另外一个可能 ， 宇宙的曲率至少是可观测宇宙大小的数百倍 。
正常来说 ， 宇宙微波背景辐射（CMB）的温度都应该相同 ， 但是由于宇宙早期受到恒星（的中子）诞生 ， 等其他因素的影响 ， 所以CMB在不同角度上有会一些微小的能量起伏 ， 这些起伏会导致不同朝向上的空间曲线不同 。 但是CMB的背景颜色虽然有很大的不同 ， 并不代表能量差别特别大 ， 实际上 ， 这样的差别非常小 。 因此 ， 在非常微小的差别上 ， 我们的宇宙似乎是平坦的 。
图：CMB
或许在更精确的水平上我们可能会发现某种程度的内在曲率但就目前而言 ， 在我们可以测量宇宙的尺度上 ， 从我们的有利位置向各个方向大约460亿光年 ， 没有迹象表明宇宙是弯曲的 。
如果宇宙是平坦的
如果宇宙是平坦的 ， 我们能得到的结果并非只有一个 。 例如地球经度最终可以在弯曲的地球表面相交 ， 但是或许宇宙并非是球体呢？
图：你可以想象我们的宇宙形状像一个长圆柱体 ， 两端相连形成一个甜甜圈的形状 。


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