科学家们通过新技术，试图揭示宇宙的形状是否有限。尽管过去未曾发现明显线索，但新的研究方法为寻找答案带来了希望。
宇宙是平坦且无限的吗？还是它有更复杂的形状？虽然我们无法确定，但科学家们正在采取一种新的方法，尝试通过微妙的信号揭示宇宙是否真的有形状。
早在公元前350年，亚里士多德就曾提出过宇宙是否无限的问题：“这是不可能的吗？”他认为，天体围绕地球旋转，运动的圆形轨迹说明宇宙必然是有限的。虽然他的观点被现代科学推翻，但宇宙的形状依然是一个千年未解的谜题。
现代科学家也在探索这个问题，他们通过更严密的方法调查宇宙的拓扑结构。20多年前的早期尝试通过天文数据找到了可能的信号，但直到现在仍没有明确的证据。然而，近期来自七个国家的“Compact合作团队”采用了全新的方法，试图再次解开宇宙形状的谜团。
这些科学家借助了十年前并不具备的计算能力，并且坚信“之前的拓扑探索并没有穷尽所有可能的路径”，因此他们认为仍然有更多的工作可以做，去发现或限制宇宙的拓扑。
Compact合作团队的研究基础源自25年前的工作。1998年，Neil Cornish、Glenn Starkman和David Spergel曾提出过一项技术，用以探测宇宙的拓扑。理论上，如果宇宙是某种形状，比如环形(类似甜甜圈)，那么光线可以沿着不同的路径回到同一点，这也意味着宇宙可能并非简单的平面或球体。
虽然过去的研究未能找到明确的证据，但新的研究方法为解决这个问题提供了新的思路。团队计划通过分析宇宙微波背景辐射(CMB)中的“声波印记”来进一步验证宇宙的形状。CMB包含了宇宙诞生初期的“声音”，这些微小的温度变化是由量子波动引起的。通过分析这些波动，科学家们希望揭示宇宙的潜在拓扑结构。
然而，尽管如此，这一研究依然充满挑战。CMB数据并未能在2004年和2014年的多次尝试中提供所需的圆形信号，这让一些科学家认为宇宙可能是无限的。但也有学者认为，宇宙虽然有限，却比我们看到的部分要大得多，因此某些信号可能超出了我们的观察范围。
在这项研究中，团队还借鉴了1966年数学家Mark Kac的一个想法，即通过分析“鼓声”来推测“鼓的形状”。这一思路类似于通过分析CMB数据中的声波模式，推测宇宙的拓扑特征。科学家们预计，未来的探索将帮助揭开宇宙形状的秘密，或者证明宇宙的规模太大，以至于我们现有的技术无法检测到其拓扑。
最终，科学家们希望通过这些研究，不仅能解答CMB中存在的“60度切割现象”等未解之谜，还可能为宇宙的拓扑结构提供新的视角。虽然这项研究充满不确定性，但它无疑是探索宇宙奥秘的一项大胆尝试。
本文译自 Quanta Magazine，由BALI编辑发布。
