最简单的假设是，在我们的宇宙视界之外，仅仅是更多的宇宙。更多的恒星。更多的星系。更多AI生成的猫咪视频。这就像站在地球上的某个地方，假设在你的可见视界之外，仍然有更多的地球。
但是，包括我们所能看到的一切之外的整个宇宙到底有多大？
令人沮丧的答案是，我们可能永远无法知道。
可观测宇宙的极限
可观测宇宙的边界不仅仅是我们目前的望远镜所能到达的最远距离。它代表了信息能够传递给我们的更深层次的极限。即使我们等待任意长的时间，宇宙中可供我们获取的信息总量也是有限的。
在那个边界之外，我们只能进行推断和推测。
一种可能性很简单：宇宙是无限的。空间只是永远延伸，没有终点。
但另一种可能性是，宇宙是有限的。
这立即引出了一个明显的问题。一个事物怎么可能有限却没有边缘？
地球给出了答案。
我们星球的表面积是有限的，但沿着地表旅行的人永远不会遇到地面突然终止的边界。是的，如果你在第三维度离开地球表面并前往外太空，地球确实有一个边缘，但这没有抓住重点。二维表面本身是有限的且没有边界，因为它弯曲并环绕回来。
几何如何揭示曲率
我们不需要离开地球来证明它的表面是弯曲的。数学为我们提供了几种完全在表面上检测曲率的方法。
三角形就是一个例子。在一个完全平坦的平面上，三角形的三个内角之和为180度。谢谢你，欧几里得。
但想象一下在地球上三个相距甚远的城市之间画巨大的线。由此产生的三角形不会像画在纸上的那样。它的内角之和将超过180度，因为它下面的表面是弯曲的。
平行线提供了另一个线索。在平坦的平面上，平行线永远不会相交。然而，在弯曲的表面上，最初平行的线最终可能会汇聚。
想象一下你和我从赤道上不同的点出发，径直向北行进。最终，我们的路径会在北极相遇。我们谁也没有转向对方。地球的表面在我们脚下弯曲了。
天文学家可以对宇宙本身进行类似的几何测试。
古老的光测试空间的形状
最强大的工具之一来自宇宙微波背景辐射，即CMB。
这种古老的辐射是在早期宇宙冷却到足以让光自由穿过以前炽热、致密的等离子体时释放出来的。科学家们对相关的等离子体物理学有相当多的了解（我们对地球上的等离子体有不错的了解），这使得他们能够预测这种古老的光芒中应该出现什么图案。
这些预测包括散布在CMB上的微小温度变化。
而这些变化正是天文学家所观察到的。
更重要的是，科学家可以计算出那些温度斑块应该有多大。如果空间强烈弯曲，跨越数十亿光年向我们传播的光将遵循改变的路径。这种扭曲会改变图案的视大小。
因此，天文学家可以将观察到的CMB特征大小与不同宇宙几何预测的大小进行比较。
这些特征基本上以平坦空间的预期尺度出现。
这就是为什么科学家说宇宙在几何上似乎是平坦的。
那么谜团解开了吗？平坦的宇宙自动意味着无限的宇宙吗？
并非完全如此。
平坦不一定意味着无限
想象一下在局限于你自己的街区时尝试测量地球的曲率。该区域看起来几乎是平坦的。小三角形的表现几乎与欧几里得的预测完全一致，而短的平行路径不会明显汇聚。
问题不在于地球实际上是平坦的。与地球的大小相比，你的测量区域简直太小了。
宇宙可能也存在类似的情况。
我们的测量仅限于可观测的宇宙。在这个巨大的区域内，空间显得极其平坦。但在我们可观测范围之外的宇宙可能要大得多。
因此，宇宙有可能存在只有在比我们所能触及的尺度大得多时才会显现的曲率（我知道数百亿光年并不算小，但与宇宙可能的大小相比，它确实算小。）
如果是这样，空间最终可能会自我弯曲环绕。
原则上，这可能意味着朝一个方向持续旅行最终会让你回到起点，就像绕地球旅行可以让你回到起点一样。
在实践中，宇宙的膨胀使得我们宇宙视界之外的区域永远无法触及，因此这样的旅行仍然是一个理论上的思想实验。
但事情可能会变得更加奇怪。
宇宙可能是平坦的并且仍然环绕
一个宇宙在几何上可以是平坦的，而不必在每个方向上都是无限的。
为了理解这一点，想象一张平坦的纸。在上面画三角形和平行线。现在，在不拉伸或撕裂的情况下，将纸弯曲成圆柱体。
在局部，几何结构保持平坦。三角形仍然表现得像普通的三角形，平行线仍然表现得像平行线。然而，现在有一个方向是循环的。
这突出了几何和拓扑之间的区别。
几何描述曲率等属性。拓扑描述空间连接的更广泛方式。
可观测宇宙在几何上似乎是平坦的。但这并不能自动告诉我们是否有一个或多个维度可能在保持局部平坦的同时环绕并连接回自身。
拓扑允许一些非常奇怪的可能性。
莫比乌斯带可以通过在引入扭曲后连接条带的两端来创建。克莱因瓶可以被认为是另一种不寻常的连接表面。圆柱体、甜甜圈、莫比乌斯带和克莱因瓶都可以说明具有局部平坦几何的空间如何具有非常不同的整体结构。
在三维中，数学家已经确定了17种不同的拓扑，它们都可以保持几何上的平坦。一个特别有趣的例子是Hantzsche-Wendt空间，它涉及与六边形图案相关的重复结构。
科学家寻找过宇宙环路
天文学家已经寻找过宇宙具有闭合拓扑的证据。
一种策略是在宇宙微波背景中寻找重复的图案。另一种是寻找可能出现在天空两侧不同位置的星系，因为它们的光穿过了一个自我环绕的宇宙。
到目前为止，研究人员还没有发现令人信服的证据表明这种情况会发生。
基于我们目前能观察到的一切，宇宙在几何上似乎是平坦的，在拓扑上也是简单的。换句话说，没有检测到迹象表明它的维度会自我循环。
但再一次，我们的宇宙视界造成了根本的限制。如果任何此类循环的尺度大于可观测宇宙，我们可能永远无法探测到它。
这意味着我们可能永远无法确切知道整个宇宙是无限的、有限的、弯曲的，还是以某种更大、更奇怪的方式连接的。
然后还有多元宇宙。
在一些宇宙学观点中，我们称之为宇宙的一切，包括远超我们可观测视界的区域，可能只是潜在无数其他泡泡中的一个。这些泡泡可能会彼此远离膨胀，而新的区域则经历它们自己类似大爆炸的开端。
但一天的宇宙几何知识可能已经足够了。