上一期，我們聊過了宇宙大爆炸模型是如何來的，想了解的可以戳下面的連接：尋找宇宙的起源！
其實在天文學方面，普通人問到最多的問題，除了宇宙是咋來的，還會問：
宇宙有沒有盡頭，
盡頭之外又是什麼？
今天，我們就來聊一聊這個話題。
奧伯斯佯謬
1823年，德國天文學家奧伯斯在研究「宇宙是不是無限大」的問題，他提出了，
如果宇宙是無限大的，其中均勻分布著發光天體，由於光度與距離的平方成反比，在一定距離上，球殼內的發光體數目和距離的平方成正比，那黑夜的天空應當有無限個亮點，天空應該是全亮的。
但是實際上，我們知道地球上看，天空中大部分還都是黑的。這個探究似乎告訴我們，宇宙是有限大的，天體是有限多的。
當然，奧伯斯那個時候並不知道光速是恆定的，宇宙是有年齡的等等。不過這也算是我們人類對於宇宙邊界的一次很深刻的探討。
隨著科學理論和觀測設備水平的提高，我們知道真空的光速是恆定的，宇宙誕生於138.2億年前，宇宙還是膨脹的，很多光其實還來不及到達地球。所以，關於宇宙是不是有邊界這個問題，我們似乎又回到了原點。
哈勃望遠鏡帶來震撼
1995年，美國太空望遠鏡科學研究所所長羅伯特·威廉士，動用了他的特權，連續證用哈勃望遠鏡十天，要知道使用這個望遠鏡是需要排隊的，屬於稀缺資源。當時許多業內人士都驚呆了。但是更讓他們想不到的是：羅伯特·威廉士要觀測區域時宇宙最黑暗最空曠的天區。
也就是下圖中黃色框標註出來的區域，它只有整個天區的2400萬分之一，約等於月亮寬度的12分之一。
在為期10天的觀測裡，哈勃望遠鏡一共環繞地球約150次，拍下342張圖像。在不同波長進行曝光，總曝光時間超過了100小時，最後得到了下面這麼一張圖片。
本來等著看笑話的天文學家看到這張照片時，又再一次被驚呆了，在這張圖中每個點都是一個星系，僅僅在小小照片裡就捕捉到將近3000個星系。
這張圖讓我們明白一道理，如果在地球上向宇宙各個方向看過去，都是一樣的。看起好像地球就是宇宙的中心一樣。難道是「地心說」要復活了？
可實際上，這是因為地球所在的宇宙特別特別大，遠遠大於我們能觀測範圍。所以，我們才會有這樣的錯覺。這也解決了奧伯斯的困惑，宇宙的大小遠超我們的想像。
宇宙的形狀
同時也讓我們明白，關於宇宙到底是不是有限大的，單純用觀測是不可能搞定的。我們只能用其他的辦法。上一期，我聊到了愛因斯坦的場方程因為太複雜。（看不懂也沒關係，並不會影響到什麼，直接跳過就行。）
為了求解。有兩位科學家對它進行了簡化，他們假設：空間是各向同性得流體，後來又有兩位科學家給出了證明，並且哈勃的觀測是和這個假設十分吻合的。所以，我們這個簡化稱為：FLRW度規。
（下面要來公式了，相信我，看不懂也沒關係，直接跳過都沒有問題。）
通過一同推導和假設，最後我們會得到下面這樣的一個式子，
這個式子有啥用呢？其實它描述了宇宙的形狀。如果這個式子裡的
K>1，宇宙就是封閉的；
K<1，宇宙就詩馬鞍形的；
K=1，宇宙就是平坦的。
那有啥差別呢？
K>1時，宇宙和地球很像，你從一個點出發，朝著一個方向一直運動，如果命夠長，速度夠快的話，你最終會回到原點。那宇宙有邊界麼？其實是有界，但沒有邊的。所有，在這個情況裡，宇宙是有限大的。K＜1時，我們是找不到宇宙的邊界在哪裡的，所以宇宙就是無限大的。K=1時，宇宙就是平坦的，這個情況上K＜1是一樣的，宇宙是無限大的。也就是說，從這時候開始，宇宙邊界的問題被轉化成了宇宙的形狀問題，我們只要知道宇宙的形狀也就能夠宇宙是不是有邊界了。
如何驗證宇宙的形狀？
那如何驗證呢？其實我們這裡的圖都是做了降維的簡化，把一個三維問題簡化成了二維的問題。那在二維平面裡，我們初中就學過了，平面三角形的內角合是180°；
而實際上，在球面上如果畫一個三角形，這個三角形的內角合是大於180°的；
而在馬鞍形上畫一個三角形，這個三角形的內角合其實是小於180°的。
所以，如果可以在宇宙的空間當中驗證一下三角形的內角合就可以知道宇宙到底是什麼形狀的。但總不能我們拿一個大尺子去宇宙裡面量，畢竟我們也找不到測地線在哪。
不過根據相對論，我們知道，天體之間的引力本質是時空的扭曲，
而地球繞著太陽在做運動實際上是因為太陽的質量扭曲了時空，地球沿著測地線在運動。
我們從中這其實應該能夠明白一個道理，宇宙中的物質其實是沿著測地線在運動的，比如：光。
上一期，我們也聊過，從超大的尺度上看，宇宙是均勻的，各向同性的。也就是說，從大尺度上看，宇宙處處都一樣。所以，如果我們想要知道宇宙的形狀，直接用光就可以。
具體來說，我們有個神器：宇宙微波背景輻射。這玩意是宇宙大爆炸的「餘熱」，它廣泛分布在宇宙當中，它其實就是光，只是我們的肉眼看不到對它而已。
通過這張圖以及膨脹的速度，科學家可以計算出背景輻射的距離，一個橫跨可觀測宇宙的三角形就可以畫出來。根據三角形的內角合的大小，我們也就可以知道宇宙具體是什麼形狀的。
根據目前的觀測結果，在誤差可接受的範圍內，宇宙很可能在大尺度上是平坦的。
不過為了獲取更準確的數據，NASA正計劃發射新的望遠鏡，讓我們期待更準確的結果。
如果，宇宙真的是平坦的，那就不存在邊界，也就不存在所謂的邊界之外是什麼了。
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