第37章宇宙的形状

宇宙在物理意义上被定义为所有的空间，时间，物质，及其所产生的一切事物的统称！

叶无道关于宇宙的诞生，目前最有影响力的是宇宙大爆炸理论！

洛云曦1927年，由比利时天文学家勒梅特首次提出，1929年天文学家埃德温—哈勃发现了星系的红移现象！

叶无道红移现象是光的多普勒效应，比如，当一辆汽车向一个人飞驰而来的时候，在一个人听来音调就会逐渐升高，但是当这辆车从你身边飞驰而过时，在一个人听来又会变成了音调逐渐降低，音调的变化幅度与速度直接相关，可以根据音调来计算相对运动速度！

洛云曦光也是一种电磁波，所以光也存在多普勒效应，当一个物体向靠近人类的方向移动时，光的波长会向光谱的蓝色一端移动，而当物体向远离人类的方向移动时，波长则会向红色一端移动，所以星系的红移说眀遥远的星系都在远离人类，同时星系的红移量与星系间的距离成正比，也就是越远的星系远离人类的速度越快，这种现象被称为哈勃定律！

叶无道哈勃定律说眀了宇宙不仅是在膨胀中，而且正在加速膨胀，并且最远的地方膨胀速度超越了光速，这里宇宙的超光速膨胀并不违反相对论的光速不变原理，因为宇宙膨胀本质上是空间的膨胀，这个过程中并没有任何质量的运动速度超越光速，因此与相对论并不予盾！

洛云曦宇宙的膨胀就像被不断吹大的气球，而星系就像是气球表面上的点，随着气球的增大，点和点之间的距离就越来越大，经过漫长的时间，最终银河系周围会变成一个什么也没有的黑暗空间，根据膨胀理论人类可以反推在遥远的过去宇宙肯定有一个起点！

叶无道宇宙大爆炸论的创始人之一伽莫夫认为如果宇宙曾经真的发生过大爆炸，理论上来说应该会留下痕迹，这种大爆炸留下的余温会以电磁波辐射的形式充满整个宇宙，也就是所谓的宇宙微波背景辐射！

洛云曦1964年，美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊在无意中探测到了这种辐射，并因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖！

叶无道2013年，欧洲航天局的普朗克卫星发回了完整的宇宙微波背景辐射图，有力的验证了宇宙大爆炸理论基于宇宙膨胀率的哈勃常数，宇宙的年龄从138亿年精确修正为200亿年！

洛云曦理论上人类最多只能观测到138亿光年至200亿光年远的物体发出的光，也就是以地球为中心半径为138亿光年至200亿光年的球体空间，但是因为宇宙是不断的加速膨胀，可以计算得出可观测宇宙的半径是465亿光年，这个直径930亿光年的球体空间被称为可观测宇宙或哈勃体积，而真实的宇宙很可能要比这个大得多！

叶无道由于光速有限和空间的超光速膨胀，可观测宇宙以外的空间可能永远不会与地球附近的空间相互作用，所以人类无法观测456亿光年外的宇宙！

洛云曦根据爱因斯坦广义相对论的描述，宇宙的结构是由长宽高的三维空间和一维时间组成的四维时空，质量和能量可以使时空弯曲从而产生引力现象，时空的典率可能形成三种不同的宇宙形状，分别是球形的正典率宇宙，马鞍形的负曲率宇宙，曲率为零的平坦宇宙！

叶无道正典率宇宙的实际密度大于临界密度，足够的质量使宇宙穹曲成一个完美的球形，它不是普通的三维球体，人类可以把它想象成四维的超球体，人类是生活在这个球的表面，而这个表面是三维的，所以它没有里面和外面之分，虽然球形的表面积是有限的，但是它没有中心，也没有边界，所以爱因斯坦对于宇宙的解释就是有限无界！

洛云曦根据宇宙学原理和实际观测数据，宇宙从尺度上来说均匀且各向同性，人类从地球上无论朝哪个方向，观测到的宇宙景象都大致相同，如果人类一直朝一个方向观测，最遥远的地方看到的可能就是人类自己，因为人类发出的光围绕球形宇宙一圈又回到了这里！

叶无道数学家杰佛里威克斯通过WMAP所观测到的宇宙微波背景辐射数据推测，宇宙的形状是类似足球一样的12面球体，它是由12个完全相同的五边形组成，如果一个人从其中一个五边形中走出去，一个人将从其另一面重新回到同一个地方，并重复看到同样的天空，同样的星系！

洛云曦相较于大小有限的球形宇宙来说，马鞍状宇宙和平坦宇宙都是无边无界的无限宇宙，有人根据拓扑结构，可以将零曲率的平坦宇宙卷成一个圆柱体，然后将上下相连就得到了类似甜甜圈结构，它的表面依然是欧式空间，属于平坦宇宙，但是却成了类似球形的有限无界的宇宙！

叶无道不过从现有的观测数据来看，人类更加倾向于相信宇宙是平坦的无限无界宇宙！

洛云曦因为光的传播会受到曲率的影响，如果整个宇宙是曲面的话，那么两条平行的光线就一定会发生弯曲，最终会发生相交，或者离的越来越远！

叶无道但是从观测数据显示所有的光在大尺度上都是沿直线传播的，所以无限无界的平坦宇宙是更加符合观测结果！

楚洛夕不过这些都只是基于观测数据的猜测，想要知道宇宙的形状，最好的方式背定是走出宇宙之外，飞出宇宙之外，那么宇宙的外面还是其他的宇宙还是虚无呢？