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聽過三維「環狀宇宙」嗎？它是怎麼工作的
在物理宇宙學中，宇宙的形狀不僅與其局部幾何有關，還與其全球幾何有關。局部幾何主要由曲率定義，而全球幾何則以拓撲特徵為主。根據廣義相對論，空間曲率受重力的約束，這使得宇宙的整體結構充滿了許多未解之謎。在觀測數據如WMAP、BOOMERanG、和Planck的支持下，當前的證據顯示可觀測宇宙是在0.4%的誤差範圍內平坦，但全球拓撲仍然未知。
可觀測宇宙的結構可以從兩個角度來檢視：局部幾何和全球幾何。
可觀測宇宙的形狀
從當前觀察者的角度來看，可觀測宇宙大約是一個半徑為460億光年的球形區域。在我們深入空間觀察時，似乎越深的地方，宇宙越古老且紅移越明顯。理論上，我們能夠看到大爆炸的前景，但實際上，我們只能觀察到宇宙微波背景輻射（CMB），這大約是在大爆炸後37萬年所形成。研究表明，從最大的尺度上來看，可觀測宇宙是各向同性且均勻的。
如果可觀測宇宙包含整個宇宙，我們或許能夠通過觀察來確定其結構；然而，如果可觀測宇宙較小，我們只能抓住部分信息，這使得我們無法推斷全球幾何形狀。
宇宙的曲率
宇宙的曲率描述了空間的幾何形狀如何與平面空間有所不同。可以根據曲率的不同將宇宙分為三類：零曲率（平坦）、正曲率和負曲率。這些曲率在數學上被稱為非歐幾里得幾何。舉例來說，正曲率的空間類似於地球的表面，而負曲率的空間則像馬鞍的形狀。
廣義相對論解釋了質量和能量如何彎曲時空的幾何，進而影響宇宙的曲率。
全球宇宙結構
全球結構涵蓋了整個宇宙的幾何和拓撲，包括可觀測的部分及其以外的範圍。當局部幾何無法完全確定全球幾何時，局部幾何的一些限制會浮現，特別是當其幾何具有常數曲率時。這使得科學家在探索宇宙的深層結構時，必須考慮不同的數學模型。
科學家們正在研究宇宙是無限還是有限—這是關於宇宙大小的最根本性問題。
觀測方法
在1990年代和2000年代初期，通過對宇宙學觀測的測量，提出了確定全球拓撲的經驗方法。觀測結果顯示，由於宇宙是非均勻的，因此在星系運動模式中所測得的加速度效應可以揭示宇宙的全球拓撲。最重要的是，儘管觀測數據表明宇宙是在平坦的狀態，但這並不能完全解釋宇宙的整體結構。
最後的思考
在未來的觀測中，我們究竟能否揭示出宇宙的終極結構，並理解其是否如同數學模型所描繪的那樣，是一個環狀的三維世界?
