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想象一个宇宙 ， 在那里你可以将一艘宇宙飞船指向一个方向并最终返回到你开始的地方 。 如果我们的宇宙是一个有限的甜甜圈 ， 那么这样的运动是可能的 ， 而且物理学家还能测量它的大小 。
“可以说：现在我们已经知道了宇宙的大小 ， ”法国里昂大学天体物理研究中心的天体物理学家托马斯·布赫特在一封电子邮件中告诉《生命科学》 。
通过检查来自早期宇宙的光 ， 布赫特和一组天体物理学家推断 ， 我们的宇宙可能是多重连接的 ， 这意味着空间在所有三个维度上都是封闭的 ， 就像一个三维甜甜圈 。
这样的宇宙是由边际的 ， 根据他们的结果 ， 我们的整个宇宙可能只比可观测宇宙的极限大三到四倍 ， 距离我们大约 450 亿光年 。
物理学家使用爱因斯坦广义相对论来解释宇宙 。 该理论认为时空内一切与时空的弯曲和扭曲相联系 ， 并且交互在一起 。
在宇宙学背景下 ， 这种理论将整个宇宙的内容——暗物质、暗能量、常规物质、辐射和所有其他东西——与其整体几何形状联系起来 。
几十年来 ， 天文学家一直在争论这种形状的性质：我们的宇宙是“平坦的”（意味着假想的平行线将永远保持平行）、“封闭的”（平行线最终会相交）还是“开放的”（这些线会发散） ） 。
宇宙的几何形状决定了它的命运 。 平坦而开放的宇宙将永远继续膨胀 ， 而封闭的宇宙最终会自行坍缩 。
多次观测 ， 特别是来自宇宙微波背景的观测 ， 已经证明我们生活在一个平坦的宇宙中 。 平行线保持平行 ， 我们的宇宙将继续膨胀 。
但是除了几何形状之外 ， 还有更多的形状 。 还有拓扑结构 ， 即形状如何在保持相同几何规则的情况下发生变化 。
例如 ， 拿一张扁平的纸 。 它显然是平的——平行线保持平行 。 现在 ， 取那张纸的两条边 ， 把它卷成一个圆柱体 。 这些平行线仍然是平行的：圆柱在几何上是平的 。 现在 ， 取圆柱形纸的两端并将它们连接起来 。 这使得甜甜圈的形状在几何上也是平坦的 。
虽然我们对宇宙内容和形状的测量告诉我们它的几何形状——它是平坦的——但它们并没有告诉我们拓扑结构 。 它们没有表明我们的宇宙是否是多重连接的 ， 这意味着我们宇宙的一个或多个维度相互连接 。
看光
虽然一个完美平坦的宇宙会延伸到无穷远处 ， 但一个具有多重连接拓扑的平坦宇宙的大小是有限的 。 如果我们能以某种方式确定一个或多个维度是否包含在它们自身上 ， 那么我们就会知道宇宙在哪个维度上是有限的 。 然后我们可以使用这些观察来测量宇宙的总体积 。
但是 ， 一个多重连接的宇宙将如何解释自己呢？
【病毒学|天体物理学家说，我们的宇宙是有边际的，且形状是一个三维甜甜圈】来自德国乌尔姆大学和法国里昂大学的一组天体物理学家研究了宇宙微波背景 (CMB) 。 宇宙处在CMB被释放出的时代 ， 当时的宇宙比今天宇宙小一百万倍 ， 所以如果我们的宇宙确实是多重连接的 ， 那么它更有可能在当时的宇宙可观察范围内包裹自己 。
今天 ， 由于宇宙的膨胀 ， 包裹发生在超出可观察极限的尺度上的可能性要大得多 ， 因此包裹会更难被探测到 。 CMB的观测为我们提供了最好的机会 ， 可以看到一个多重连接的宇宙的印记 。
该团队专门研究了CMB温度中的扰动 。 如果我们宇宙中的一个或多个维度要与它们自身连起来 ， 那么扰动就不会大于这些环周围的距离 。
正如布赫特在一封电子邮件中向《生命科学》解释的那样 ， “在一个无限的空间中 ， CMB 辐射的温度扰动存在于所有尺度上 。 然而 ， 如果空间是有限的 ， 那么就会缺少那些大于空间大小的波长 。 ”
换句话说：扰动会有一个最大尺寸 ， 这可以解释宇宙的拓扑结构 。
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