宇宙为什么没有边界?(宇宙为何没有边界)


严谨的说法是,可观测宇宙内没有发现宇宙的边界,不排除可观测宇宙之外有边界这种东西。但是,宇宙有边界是一件很奇怪的事情,因为这涉及到边界条件的问题。想象有一个粒子传播到所谓的边界,它会如何运动呢?直接湮灭?还是反射?还是从另一头的边界冒出来?前两种显然破坏动量守恒,第三种又太过魔幻。除非有非常合理的动机,否则宇宙学家们不会假设这么奇怪的东西。

宇宙学家们只会把有切实证据或有强烈动机的概念引入当前的宇宙学理论。天文观测显示,宇宙在极大尺度上是均匀各向同性的。所以宇宙学家们用均匀各向同性的几何(称为 FRW 度规)来描述我们的宇宙。比如四维球的三维表面,比如负曲率的三维马鞍面,再比如无限延展的平坦空间。第一种是有限而无边界的宇宙,后两种是无限无边界的宇宙。原则上可以通过检测空间曲率来区分它们,但目前的天文观测精度还不够,无法确认我们的宇宙究竟被哪种几何描述。

均匀各向同性的二维几何举例,三维球的二维表面(上),负曲率的二维马鞍面(中),无限延展的二维平面(下),现代宇宙学理论认为宇宙的几何是它们的三维版本。
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