我们认为我们所知道的关于宇宙形状的一切都可能是错误的。一项新的研究表明，我们的宇宙可能不是像床单一样平坦，而是像一个巨大的、充气的气球一样弯曲。
这是今天（11月4日）发表在《自然-天文学》杂志上的一篇新论文的主要观点，该论文研究了来自宇宙微波背景（CMB）的数据，这是大爆炸的微弱回声。但并非所有人都信服；这项基于2018年发布的数据的新发现，与多年来的传统观点以及另一项基于相同CMB数据集的最新研究相矛盾。
如果宇宙是弯曲的，根据这篇新论文，它的弯曲是缓慢的。这种缓慢的弯曲对于我们在生活中、太阳系甚至银河系中移动并不重要。但是，如果超越这一切，超出我们的银河系邻域，进入深邃的黑暗之中，最终——沿着直线移动——你将绕一圈回到你开始的地方。宇宙学家称这种想法为“闭合宇宙”。这个想法已经存在一段时间了，但它与现有的宇宙运作理论不符。因此，它在很大程度上被否定，转而支持“平坦宇宙”，即在每个方向上无限延伸且不会自身环绕的宇宙。现在，来自有史以来对CMB的最佳测量的异常数据提供了可靠的（但并非绝对确凿的）证据，表明宇宙毕竟是闭合的，根据作者：曼彻斯特大学宇宙学家埃莱奥诺拉·迪·瓦伦蒂诺、罗马萨皮恩扎大学宇宙学家亚历山德罗·梅尔基奥里和约翰·霍普金斯大学宇宙学家约瑟夫·西尔克。
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闭合宇宙和开放宇宙之间的区别有点像拉伸的平板和充气的气球之间的区别，梅尔基奥里告诉Live Science。在任何一种情况下，整个事物都在膨胀。当平板膨胀时，每个点都沿直线远离其他每个点。当气球被充气时，其表面上的每个点都离其他每个点越来越远，但气球的曲率使这种运动的几何形状更加复杂。
“这意味着，例如，如果你有两个光子，它们在闭合宇宙中平行传播，它们最终会相遇，”梅尔基奥里说。
在开放的、平坦的宇宙中，光子在不受干扰的情况下，将沿着它们的平行路径传播，永远不会相互作用。
梅尔基奥里说，宇宙暴胀的传统模型表明宇宙应该是平坦的。根据该模型，将空间的膨胀一直倒回到宇宙的开始，倒回到大爆炸后最初的0.0000000000000000000000001秒，你将看到空间从它开始的无限小点中生长出来的令人难以置信的指数式膨胀时刻。而那种超快膨胀的物理学指向一个平坦的宇宙。他说，这是大多数专家认为宇宙是平坦的第一个原因。如果宇宙不是平坦的，你必须“微调”那种原始机制的物理学，使其完全吻合——并在过程中重做无数的其他计算，梅尔基奥里说。
但作者在新研究中写道，这最终可能是必要的。
那是因为CMB中存在异常。 CMB是我们宇宙中看到的最古老的东西，由弥漫在整个空间的背景微波光组成，当你阻挡星星、星系和其他干扰时就能看到。它是关于宇宙历史和行为的最重要的数据来源之一，因为它非常古老并且遍布整个空间。事实证明，根据最新的数据，CMB的“引力透镜效应”比预期的要显着得多——这意味着引力似乎比现有物理学所能解释的程度更大地弯曲了CMB的微波。
该团队正在利用的数据来自普朗克实验的2018年发布版本——欧洲航天局（ESA）的实验，旨在比以往任何时候都更详细地绘制CMB地图。（新数据将发表在即将出版的《天文学与天体物理学》杂志上，并且现在可在ESA网站上获取。迪·瓦伦蒂诺和梅尔基奥里也参与了这项工作。）
为了解释额外的透镜效应，普朗克合作组织刚刚在其宇宙形成模型中添加了一个额外的变量，科学家们称之为“A_lens”。“这是你手动添加的东西，试图解释你所看到的。它与物理学没有联系，”梅尔基奥里说，这意味着爱因斯坦的相对论中没有A_lens参数。“我们发现你可以用正弯曲的宇宙来解释A_lens，这是一个更物理的解释，你可以用广义相对论来解释它。”
梅尔基奥里指出，他们团队的解释并非结论性的。根据该团队的计算，普朗克数据指向一个标准偏差为3.5 sigma的闭合宇宙（一种统计测量，意味着大约99.8%的置信度，结果并非由随机机会造成）。这远低于物理学家通常在宣布一个想法被证实之前所寻求的5 sigma标准。
但一些宇宙学家表示，有更多理由持怀疑态度。
斯坦福大学宇宙学家安德烈·林德告诉Live Science，《自然-天文学》的论文未能考虑到另一篇重要的论文，该论文于10月1日发布到arXiv数据库。（该论文尚未在同行评审期刊上发表。）
在那篇论文中，剑桥大学宇宙学家乔治·埃夫斯塔西欧和史蒂文·格拉顿（他们也都参与了普朗克合作组织）研究了比《自然-天文学》论文更窄的数据子集。他们的分析也支持弯曲的宇宙，但统计置信度远低于迪·瓦伦蒂诺、梅尔基奥里和西尔克在查看更大 segments 的普朗克数据时发现的置信度。然而，当埃夫斯塔西欧和格拉顿将数据与来自早期宇宙的其他两个现有数据集一起查看时，他们发现总体而言，证据指向一个平坦的宇宙。
当被问及埃夫斯塔西欧和格拉顿的论文时，梅尔基奥里赞扬了对这项工作的认真对待。但他表示，这两人的分析过于依赖普朗克数据的一小部分。他还指出，他们的研究是基于普朗克数据的修改版（理论上是改进版）——而不是超过600名物理学家审查过的公共数据集。
林德指出，重新分析是埃夫斯塔西欧和格拉顿的论文基于更好方法的迹象。
埃夫斯塔西欧要求不要直接引用他的话，但在给Live Science的一封电子邮件中指出，如果宇宙是弯曲的，那将引发许多问题——与来自早期宇宙的其他数据集相矛盾，并使宇宙观测到的膨胀率的差异变得更糟。格拉顿表示他同意。
梅尔基奥里也同意，闭合宇宙模型将给物理学带来许多问题。
“我不想说我相信闭合宇宙，”他说。“我有点更中立。我想说，让我们等待数据，以及新数据会说什么。我相信现在存在差异，我们必须小心，并试图找出是什么产生了这种差异。”
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