想象一個(gè)宇宙，你可以將一艘宇宙飛船指向一個(gè)方向，然后返回到你開始的地方。 如果我們的宇宙是一個(gè)有限的冰淇淋，那么這種運(yùn)動(dòng)是可能的，化學(xué)家也許能夠測量它的大小。
日本里爾學(xué)院天體化學(xué)研究中心的天體化學(xué)家托馬斯·布謝特說：“我們可以說：現(xiàn)在我們知道了宇宙的大小。”
通過研究來自早期宇宙的光，布切特和天體化學(xué)家團(tuán)隊(duì)推測我們的宇宙可能是多重連接的，這意味著空間在所有三個(gè)維度上都是封閉的，就像三維披薩一樣。
這樣的宇宙是有限的。 根據(jù)他們的結(jié)果，我們整個(gè)宇宙可能只比可觀測宇宙極限大三到四倍，距離我們大約450億光年。
化學(xué)家使用愛因斯坦廣義相對(duì)論的語言來解釋宇宙。 這些語言將時(shí)空的內(nèi)容與時(shí)空的彎曲和扭曲聯(lián)系起來。 然后，時(shí)空的彎曲和扭曲告訴了這些內(nèi)容如何相互作用。 這就是我們體驗(yàn)重力的方式。
在宇宙學(xué)的背景下，這些語言將整個(gè)宇宙的內(nèi)容——暗物質(zhì)、暗能量、常規(guī)物質(zhì)、輻射和其他一切——與其整體幾何形狀聯(lián)系起來。
幾年或六年來，天文學(xué)家仍在爭論這些形狀的本質(zhì)：我們的宇宙是“平坦的”（意味著假想的平行線將永遠(yuǎn)保持平行）、“封閉的”（平行線最終會(huì)相遇）還是“開放的”。 的”（這種線會(huì)發(fā)散）。宇宙的幾何形狀決定了它的命運(yùn)。平坦且開放的宇宙將永遠(yuǎn)繼續(xù)膨脹，而封閉的宇宙最終將自行塌縮。
經(jīng)過多次觀察，特別是從宇宙微波背景（宇宙只有38萬年歷史時(shí)發(fā)出的閃光）觀察，我們堅(jiān)信我們生活在一個(gè)平坦的宇宙中。 平行線保持平行，我們的宇宙將繼續(xù)膨脹。
但形狀不僅僅是幾何形狀。 還有拓?fù)洌葱螤钊绾巫兓瑫r(shí)保持相同的幾何規(guī)則。
作為反例，拿一張平坦的紙。 它實(shí)際上是平坦的——平行線保持平行。 現(xiàn)在，將紙的兩側(cè)卷成圓錐形。 這種平行線始終是平行的：圓錐體在幾何上是平坦的。 現(xiàn)在什么是天體物理學(xué)，將紙錐的兩端連接起來。 這使得冰淇淋的形狀在幾何上也是平坦的。
盡管我們對(duì)宇宙的內(nèi)容和形狀的觀察告訴我們它的幾何形狀——它是平坦的——但它們并沒有告訴我們它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 它們沒有告訴我們我們的宇宙是否是多重連接的，這意味著我們宇宙的一個(gè)或多個(gè)維度是相互關(guān)聯(lián)的。
一個(gè)完全平坦的宇宙將延伸到無窮大，而具有多重連接拓?fù)涞钠教褂钪娴拇笮⑹怯邢薜摹?如果我們能夠以某種方式識(shí)別出圍繞我們自己的一個(gè)或多個(gè)維度，那么我們都會(huì)知道宇宙在該維度上是有限的。 然后我們可以利用這個(gè)觀測來探測宇宙的總體積。
然而，多重連接的宇宙將如何解開呢？
來自烏爾姆學(xué)院（美國）和里爾學(xué)院（美國）的天體化學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究了宇宙微波背景（CMB）。 當(dāng)CMB發(fā)布時(shí)，我們的宇宙比昨天小一百萬倍，所以如果我們的宇宙確實(shí)是多重連接的，那么它更有可能將自己包裹在當(dāng)時(shí)宇宙的可觀測范圍內(nèi)。
明天，由于宇宙的膨脹，地塊出現(xiàn)的尺度可能會(huì)超出可觀測的極限，因此地塊將更難被發(fā)現(xiàn)。 宇宙微波背景觀測為我們提供了觀察多重連通宇宙印記的最佳機(jī)會(huì)。
研究小組密切關(guān)注宇宙微波背景輻射溫度的擾動(dòng)，這是一個(gè)獨(dú)特的化學(xué)術(shù)語，表示顛簸和擺動(dòng)。 如果我們宇宙中的一個(gè)或多個(gè)維度彼此相連，那么擾動(dòng)將不會(huì)大于圍繞這樣一個(gè)環(huán)的距離。 他們根本不合適。
天體化學(xué)家解釋道：“在無限的空間中，宇宙微波背景輻射的溫度擾動(dòng)存在于各種尺度上。但是，如果空間是有限的，總會(huì)存在大于空間尺寸的波長間隙。” 換句話說：微擾動(dòng)將有一個(gè)最大尺寸，這可以揭示宇宙的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的WMAP和歐空局的普朗克等衛(wèi)星制作的CMB地圖已經(jīng)聽到了大量缺失的大規(guī)模擾動(dòng)。 托馬斯·布徹特（ ）和他的合作者研究了這種錯(cuò)過的微擾動(dòng)是否可能是由于多個(gè)相互連接的宇宙造成的。
為此，該團(tuán)隊(duì)對(duì)宇宙微波背景進(jìn)行了多次計(jì)算機(jī)模擬，假設(shè)宇宙是一個(gè)三維環(huán)面，這是一個(gè)巨大的三維冰淇淋的物理名稱，并且我們的宇宙在所有三個(gè)環(huán)面中都與自身相連。方面。
托馬斯·布切特解釋說：“因此，我們必須在給定的拓?fù)渲羞M(jìn)行模擬，并與觀察到的結(jié)果進(jìn)行比較。觀察到的宇宙微波背景輻射波動(dòng)的特征顯示出追趕宇宙大小的‘缺失能量’。”
斷電意味著 CMB 不存在這種規(guī)模的波動(dòng)。 這也意味著在這個(gè)尺度上，我們的宇宙是多重連接且有限的。
因此，他補(bǔ)充道：“與被認(rèn)為無限大的宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型相比，我們找到了與觀測到的波動(dòng)更好的匹配。我們可以改變空間的大小，然后重復(fù)這些解剖。結(jié)果是宇宙的最佳尺寸與CMB的觀測結(jié)果最匹配。我們論文中的答案是有限宇宙比無限模型更符合觀測結(jié)果。對(duì)此，我們可以說：現(xiàn)在我們知道了宇宙。”
研究小組發(fā)現(xiàn)，比我們可觀測到的氣泡大三到四倍的多重連接宇宙最適合 CMB 數(shù)據(jù)。 從技術(shù)上講，這一結(jié)果似乎意味著您可以朝一個(gè)方向行駛并最終回到起點(diǎn)什么是天體物理學(xué)，但實(shí)際上您無法做到這一點(diǎn)。
我們生活在一個(gè)不斷膨脹的宇宙中，在大尺度上，宇宙的膨脹速度超過了光速，所以你永遠(yuǎn)無法趕上并完成這個(gè)循環(huán)。
布赫特指出，結(jié)果仍處于初步階段。 儀器效應(yīng)也可以解釋大規(guī)模缺席時(shí)的波動(dòng)。
盡管如此，想象生活在巨大的冰淇淋表面上還是很有趣的。
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