宇宙的形狀是怎樣的？

如果突然你能飛出宇宙，那你會看到怎樣的景象？宇宙看起來會怎樣呢？科學家也糾結這個問題，他們使用了多種測量方法來確定宇宙的幾何結構，以及來了解宇宙是否有盡頭。那科學家如何測量宇宙的形狀呢？他們得到了怎樣的發現呢？

宇宙的幾何形狀

根據愛因斯坦的廣義相對論，空間可以被質量所彎曲。因此，宇宙的密度—有多少質量分布在整個宇宙中—決定了它的形狀，以及它的未來。

科學家計算出宇宙的「臨界密度」。臨界密度與哈勃常數的平方成正比，而哈勃常數則是用於測量宇宙的膨脹速率（目前的宇宙正在加速膨脹）。把臨界密度與實際密度相比較，可以幫助科學家來理解宇宙。

如果宇宙的實際密度小於臨界密度，那麼就沒有足夠的質量來阻止宇宙的膨脹，而宇宙會永遠膨脹下去。由此產生的宇宙形狀就像馬鞍面。這就是所謂的開放宇宙（馬鞍面是不閉合的）。

如果宇宙的實際密度大於臨界密度，那麼就有足夠的質量來最終停止膨脹。在這種情況下，宇宙是封閉且有限的，儘管它沒有盡頭。此時宇宙是一種球形。一旦宇宙停止膨脹，它將會開始收縮。星系將停止退行，並開始逐漸彼此靠近。最終，宇宙將經歷反向大爆炸，這通常被稱為「大坍縮」。這就是所謂的閉合宇宙。

然而，如果宇宙包含足夠的質量來剛好停止膨脹，即宇宙的實際密度等於臨界密度。經過無限漫長的時間，宇宙的膨脹速率會逐漸慢下來。在這種情況下，宇宙是平坦且無限的。

測量表明，宇宙是平坦的，這表明它也是無限的。光速限制了我們所能看到的自大爆炸以來的可見宇宙體積，因為宇宙大約有138億年的歷史，天文學家最遠也就只能看到距離地球138億光年的地方。

測量宇宙

天文學家通過測量宇宙的膨脹速率和它的密度來確定其形狀。

20世紀初，在研究遙遠的星系時，美國天文學家埃德溫·哈勃注意到這些星系都遠離銀河系而去。他宣布，宇宙正朝四面八方膨脹。自那時以來，天文學家依賴對超新星和其他天體的測量來更精確地計算宇宙膨脹的速度。

還有通過測量宇宙的背景輻射來確定它的形狀。美國宇航局的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）通過測量宇宙微波背景的波動來確定宇宙是開發還是閉合的。在2013年，科學家宣布，宇宙是平坦的，誤差幅度只有0.4%。

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