无限的宇宙

胡曼婷　琳达

当你凝视夜空时，会想到什么？你看到所有这些闪烁的星星时，可能已经知道其中很多是恒星和行星。但这是整个宇宙吗？不！宇宙要大得多。

伽利略·伽利莱在1610年发现了隐藏在银河系中的“无数恒星团”。大约三个世纪后，天文学家用更先进的望远镜发现，银河系只是“宇宙中众多星系”之一时，宇宙的边界再次向外“延伸”。不久，研究者发现，宇宙在膨胀，星系之间的距离越来越远。

现在，越来越大的望远镜已经告诉我们，可观察到的宇宙直径达到难以想象的920亿光年，其中可能包含2万亿个星系。然而，天文学家仍然不知道，在已知的宇宙之外，到底还有多少未知的宇宙。

加利福尼亚大学欧文分校的弗吉尼亚·特林布尔说：“宇宙总是比我们看到的要大。”

“望远镜只能看到可观测到的那部分。我们看不到宇宙诞生前的过往，”获得诺贝尔奖的宇宙学家、詹姆斯·韦伯太空望远镜的首席科学家、美国宇航局戈达德太空飞行中心的约翰·马瑟说道。

“所以，我们的视线完全受到了限制。我们已经竭尽所能看到能看见的一切了。”在宇宙边缘，我们看到了大爆炸留下的光辉——所谓的宇宙微波背景辐射（CMB）。但这不是宇宙的魔幻边缘。我们的宇宙仍在不断前进。我们可能永远不知道它的边缘在哪里。

在最近的几十年中，宇宙学家试图通过首先确定宇宙的形状来解决这个难题，就像古希腊数学家埃拉托色使用简单的三角函数来计算地球的大小那样。从理论上讲，我们的宇宙可以具有三种形状，到底是哪种形状取决于空间本身的曲率：鞍形（负曲率），球形（正曲率）或平坦（无曲率）。

鞍形宇宙的支持者比较少，球形宇宙对我们这些地球人似乎更加容易理解。地球是网形的，太阳和其他行星也是网形的。球形宇宙意味着，你可以在宇宙中向任何一个方向前进，最终仍可以回到起点，就像费迪南德·麦哲伦及其工作人员环游地球一样。爱因斯坦称这种模型为“有限而无界的宇宙”。

但是从1980年代后期开始，为研究CMB而建造的一系列轨道观测站进行了越来越精确的测量，测量数据显示，宇宙根本没有曲率。至少，它在天文学家可以测量的有限范围内是平坦的——如果它是一个球体，那么它是一个巨大的球体，以至于我们观察到的整个宇宙都不足以显示出任何曲率。

马瑟说：“宇宙是平坦的，就像一张无边无际的纸一样。据此，你可以在任何方向无限远地继续前进，而宇宙几乎不会有多少变化。你永远不会走到这个扁平的宇宙的边缘，你只会发现越来越多的星系。”

大多数天文学家对此观点没有异议。因此，扁平宇宙论是现代宇宙学的核心。

但问题在于，与球形宇宙不同，一個扁平的宇宙既可以是无限的，也可以是有限的。而且没有真正的方法可以分辨出两者之间的区别。

因此，天文学家寄希望于理论，即一种可以提供间接证明的模型。例如，物理学的标准模型预测了许多粒子的存在，例如著名的希格斯玻色子。即便尚未真正被发现，物理学家仍认为这些粒子真实存在。

特林布尔说：“如果你对到目前为止所观察到的一切都有很好的描述，并且这个描述也可以做一些准确的预测，那么你就会倾向于相信事实就是如此。这就是大多数科学家眼中的科学。”