“永遠不要丟掉自己的過去，它塑造了今天的你，也將影響未來的你。”——Ziad K. Abdelnour

我們每個人的模樣在誕生的那一刻已經決定，因為是初始的基因塑造了我們，當然宇宙也一樣，它是由誕生時的初始條件決定的。宇宙的每一次轉變、相互作用和組成成分都使它變成了我們今天所觀察到的樣子。那麼宇宙到底是什麼模樣的？也就是說它是什麼形狀？

我們經常會說宇宙是平坦的。但問題是，在大爆炸的時候，所有的物質都向各個方向均勻的膨脹，為什麼不是一個球形的宇宙？

當我們提到二維平面時，就會想到一個平面物體：類似於一張紙或者一張桌面。拿一張紙我們可以把它捲成一個圓柱體，這樣紙看起來就像一個互相聯通的表面，因為現在我們可以從紙的一邊“出去”，從另外一邊“重新進入”，但是即使我們將紙捲成圓柱體，它仍然是一個平面。

為什麼說它還是平面呢？一種方法是畫一個三角形，把三個內角相加，如果加起來是180度，就得到了一個平面。同樣，如果我們在圓柱體上畫兩條平行線，這兩條平行線在所有的範圍內都是平行的。這就說明它仍然是一個平面。可以拿一張紙試一下。

當然，平面並不是二維曲面曲率的唯一選擇。

球體的表面也是二維的，但它卻不是平面。如果你朝一個點的兩個方向移動，你會看到任何點在兩邊都在“向下”彎曲，如果你朝垂直於第一個方向的兩個方向上移動，兩邊也會“向下”彎曲。如果你在球體上畫一個三角形，並且把這個三角形的內角相加，就會得到一個大於180度的數。如果你畫兩條平行線或者更確切地說，這兩條線開始是平行，你會發現（就像地球儀上的經度線一樣）它們最終總是會相遇，並在同一個點上相交。(順便說一下，緯度線實際上並不是直線，只有赤道例外。你可以想象一下，把一個球體展開，只有赤道上的線不會變，其他緯度的線都會彎曲）這種曲面被稱為“正曲面”。

另一方面，馬鞍的表面是另一種非平坦的二維表面。它在一個方向上是“向下”彎曲（假如你坐在馬鞍上，腿的方向上的線是向下彎曲的)，但在垂直方向上是“向上”彎曲的（沿著馬的脊柱），這使得馬鞍呈現出一個負曲面。如果你在這樣的平面上畫一個有三條直線的三角形，這些角加起來就小於180度。如果你畫兩條平行線，就會發現它們在兩個方向上都是發散的，最後會越來越遠。

另一種形象化的方法是：想象一張扁平的圓形紙。如果我們從這張紙的邊緣上剪下一個或者多個楔子形紙片，把邊緣重新粘在一起，就能從平面上得到一個正曲面。然後我們把一張新紙剪成一個圓形，插入剛才剪下來的“楔子形紙片”，就會得到一個類似於上圖所示的負曲面。如果想象不出來，可以動手做下。

但這僅僅是在二維空間中的情況，我們作為一個三維空間的生物很容易能從三維的角度來想象各種二維曲率的表面。但我們的三維宇宙要複雜得多。畢竟這是我麼能認識的最高緯度，還有我們就生活在裡面。

三維空間的曲率

上圖是對三維空間彎曲最正確的表述，我們平時看到的哪種二維平面放一個小球，在二維平面上看起來空間像是被壓凹陷了，但其實在三維空間中，空間看起來像是被拉扯和擠壓。

當我們談到宇宙的曲率時，仍然有以下三種主要的可能性：

正曲率，就像一個高維球體，負曲率，就像一個高維馬鞍，或者是零（平坦）曲率，就像一個三維網格。

大多數人會認為大爆炸會傾向於“球形”的答案，因為很明顯，宇宙在各個方向上看起來都是一樣的，但事實證明這只是我們的誤解，宇宙在各個方向看起來都一樣有一個令人信服的理由，但它與曲率沒有任何關係。

宇宙在所有位置（均質）和所有方向（各向同性）看起來都是一樣的，這是支援大爆炸的一個證據。大爆炸預言了整個宇宙（我們能觀測到的一切）從一個熾熱、稠密、均勻的狀態開始，所有的定律和初始條件在任何地方都是一樣的。

隨著時間的推移，微小的不完美或偏離均勻性，產生了目前看到的結構：恆星、星系和星團，以及巨大的宇宙空間。但它在所有方面和地方看起來都一樣的原因是因為宇宙中的所有東西都有一個共同的起源，而不是因為曲率。

我們宇宙的形狀

有一種方法可以測量宇宙的曲率。

像上文說的畫三角形或平行線對宇宙來說不可行。因為宇宙實在是太龐大了。就像你現在拿個筆在地上畫個三角形，它看起來就是180度，畫個平行線也很平行，這是因為畫的太小了，我們太渺小了。要想在宇宙中畫，至少的數十億光年。那怎麼辦，我們有光線！

看看宇宙微波背景中的波動模式！基於我們對宇宙如何讓執行的理解以及它是由什麼構成的，這些波動應該在非常特定的角度尺度上有它們的“峰值”，或者它們最熱的熱點和最冷的冷點的尺度大小。如果我們的宇宙有一個負（馬鞍狀）曲率，那麼我們看到的尺度就會偏小一點。如果我們的宇宙有一個正（球形）曲率，那麼這個尺度就會變得更大。

所以我們需要做的就是觀察宇宙微波背景的波動，我們可以直接測量（記住：可觀察到的）宇宙的曲率！我們會發現什麼？

上面藍色圓圈中所示的曲率最多為0.5%，也就是說可觀測宇宙的曲率與平面沒有區別。

宇宙確實向各個方向均勻地膨脹，但平坦性與此無關。當然，在比我們所觀察宇宙大得多的尺度上，宇宙仍然可能是彎曲的。因為在大爆炸之前是宇宙的暴脹時期，它把我們宇宙的任何區域按指數膨脹的方式拉伸，暴脹結束後宇宙的尺寸已經比原來的尺寸大得離譜。就像我們現在站在地球上，看到地球是平坦的一樣，因為地球太大了，宇宙其實也一樣，在我們能夠測量的範圍內，看起來就是平坦的。但地球和宇宙不同的是，地球表面的曲率我們可以從太空中直接去看。而宇宙作為一個三維空間，我們無法通過四維空間去觀察整個宇宙的樣子。

總結

如果我們可以在四維空間中俯瞰宇宙，這可能意味著整個宇宙實際上可能是正向或負向彎曲的，它是球形或馬鞍形，或者是相互“聯通的”任意形狀，我們可以從一端離開，然後從另外一段又重新進入宇宙。以我們目前的能力不能排除這種可能性。但從我們所能觀察到的情況來看，我們的可觀測宇宙似乎與平坦沒有什麼區別。就像我們只能看到上圖右下角的（D）一樣，就會得出結論，我們的“空間”是平的，而宇宙實際上可能不是這樣的。但這是我們所能獲得的資訊極限。

總的來說，我們的可觀測宇宙是平坦的，但整個宇宙可能是任意的形狀，你說它是球形也沒錯，說它是馬鞍也沒錯，甚至你說它是甜甜圈也是對的。至於整個宇宙到底什麼樣子，我們只能“退到”四維空間去看，就像我們在宇宙中看地球一樣！以上這就是我們所知道的宇宙的形狀。