可观测宇宙究竟是何形状？人类跨出了可观测宇宙会发生什么？

知晓太空探索之事，揭秘人类空间技术，学习空间科学知识，大家好我是宇宙科学室。在解析天体物理与宇宙科学之前，我们需要去到无限的宇宙中看一看，去了解从这个宇宙中最大的天体与最小的微粒子，记得将您的思维换转到宇宙当中，跟随我的宇宙线。

无限并不意味着只是一个很大的数字。实际上，这意味着没有限制。我们从宇宙中看到的区域包含超过数千亿的星系和数万亿的矮星系，通常矮星系中包含着数十亿颗恒星，而常规星系则包含了数千亿颗恒星，若将它们放在一起，那么它们的数量将会超过人类的居住所地球上的所有沙粒。

但它们只是宇宙的一部分，若可观测宇宙的边际离人类足够近了，而我们又越过宇宙的可见部分那该怎么办呢？

若人类越过了可观测宇宙的部分，那么将会出现三种可能性！

第一，就是我们生活在所谓的开放宇宙中。在这里，就像数字π包含无限数量的数字一样。没有任何重复的模式，宇宙也将是包含无限数量的恒星和星系。

另一种可能性是我们生活在所谓的封闭宇宙中，假设我们正沿着一条没有起点或者永恒无限终点的直线行走。如果我们生活在一个封闭的宇宙中，那么即使我们沿直线行驶也没有任何麻烦，我们最终还是可以到达起点，这种可能性是很大的，因为有质量的物体会引起时空弯曲，这就是导致表观重力的原因，从月球到地球，使月亮绕地球旋转，从地球到太阳，地球绕太阳旋转，从太阳洗到银河系，太阳系绕银河系旋转，而银河系围绕中心超大质量黑洞旋转，这似乎只是一种“弯曲”的力量，而实际上，一切都是直线。

如果宇宙的密度足够大，时空可以完全折叠成一个封闭的宇宙。然后，我们就像生活在球体之上的二维生物，我们只能在球体的表面上行走，而我们却永远无法穿透它。

假设这个球体正在膨胀，膨胀速度也正在加快，那么根据爱因斯坦的相对论，宇宙之中没有什么能比光更快地穿越太空。但是，空间的本身的膨胀导致远处的物理增加的速度甚至超过光线的传播速度。两个星系之间的距离彼此相对较远，它们彼此离开的速度越快。

距离相对较远的星系之间的距离，它的增加速度快于光速，在开放和封闭的宇宙中都是如此。因此，即使我们生活在封闭的宇宙中，我们也无法如以上所解释的那样，环游宇宙之后回到了我们的起点。

空间扩展非常快，以为扩大空间不会增加月球到地球的距离，或者地球到太阳，或者太阳到我们银河系中其他恒星的距离，这些距离与可见重力有关，它们被视在的引力束缚在一起， 空间的扩展并不能克服这一点，唯一增加的距离是星系之间的距离。

宇宙中的每个观察者都将看到所有星系彼此远离，仿佛它们处于扩张的中心，在开放的宇宙和封闭的宇宙中都是如此。

如果宇宙的密度足够大，那么我们将生存在封闭的宇宙中，其形状类似于球体，在此球体表面绘制的三角形将违反欧几里得几何， 因为它的入射角度之和将大于180度。

如果宇宙的密度足够低，那么我们将生存在一个开放的宇宙之中，这个开放的宇宙其形状类似于鞍形，而在鞍座表面绘制的三角形也将以不同的方式违反欧几里得几何，因为其输入角度的总和将小于180度。

第三种可能性，如果密度正好在一个封闭的宇宙的密度和开放的宇宙的密度之间，那么我们将会生活在所谓的扁平宇宙中。

扁平的宇宙在恒星和行星附近仍然会具有曲率（即时空弯曲），但是，如果在整个宇宙的大部分区域绘制三角形，那将是平坦的。因为这个扁平宇宙受到了欧几里得几何学的影响，或者说符合欧几里得几何，它的总角度总会为180度。

一个扁平的宇宙就像一个开放的宇宙一样，包含着无数的恒星和行星。只有当我们只能看到地球的一小部分时，地球对我们来说才近似平坦。我们的测量结果可以尽可能准确地告诉我们，我们生活在一个扁平的宇宙之中。

但是，这可能仅仅是因为我们只有能力只观察到整个宇宙的一小部分。或者说，在我们看来，这仅仅是因为我们无法注意到我们发现的世界仅占整个宇宙的一小部分。放大并仅观察微小部分时，球体和鞍座看起来都很平坦，或者说如果我们只看球和鞍座的一小部分，它们看起来都是平坦的。

就像古代人试图找出地球的形状究竟是球形的还是扁平形的一样，我们现在正在尝试发现整个宇宙的形状。