童年十万个为什么宇宙是什么样子的呢？去到宇宙的边缘会怎样？

　　儿时总是对世界充满了好奇，因此很多的问号会缭绕在我们有限的小脑袋里，我们会去问，去想，但是有些问题也许直到我们成年以后依然没有找到答案……小时候在你的小脑袋里，有过什么样的问号呢？ 宇宙是什么样子的？宇宙有边缘吗？当我走到宇宙的边缘会怎么样呢？
　　在我小的时候，总是有一连串关于宇宙的问题： 宇宙是什么样子的？宇宙有边缘吗？当我走到宇宙的边缘会怎么样呢？会掉下去吗？掉到哪里去呢？ 我一直以为这个问题我永远也找不到答案，因为人类太有限了，我们不可能走到宇宙的边缘去看一看。
　　由于我是一个典型的＂问题儿童＂，经常问很多很多关于宇宙的问题，所以在我小时候，爸爸给我买了一套《十万个为什么》，但是我并没有在里面找到问题的答案，直到长大一点，我才在科普书里找到了答案。 所以这篇文章，我想写给跟我一样有过这样问题的小朋友，我尽可能用小朋友能明白的方式写下来。 如果你家里或身边朋友家里有小朋友，可以把这篇文章转发给他们看。（^_^)
　　空间形状之谜：平直还是弯曲？
　　小朋友一定觉得奇怪，空间怎么会是弯曲的呢？从古至今，所有人都没有怀疑过空间是平的，甚至他们都不认为空间会有形状。 伟大的科学家牛顿 也是在空间是平的基础上提出他的 万有引力理论 。
　　但是在上世纪初，有一个初出茅庐的博士生提出了 时间和空间是纠缠在一起互不可分的，称之为时空，这个理论称为狭义相对论，这位博士生就是爱因斯坦。 他凭这个伟大的理论成为一位年轻的科学家，并进入大学成为一位大学教授。十年后， 爱因斯坦再次提出一个颠覆人类认知的科学理论——广义相对论，提出时空会被周围的物体＂压＂弯。
　　爱因斯坦说，地球围绕太阳转并不是因为太阳用万有引力把地球拉住绕圈圈，而是地球在太阳＂压＂弯了的时空里勇往直前地绕圈圈。 简单地说就是地球原本走的是直线，但太阳的质量使地球所走的直线变弯了，弯成了一个圆圈，地球就沿着＂直线＂在这个圆圈里转了。
　　宇宙的形状——有限无边的超球面
　　聪明的爱因斯坦发现了空间会弯曲以后，他马上想到了我们的宇宙，他想， 如果整个宇宙时空都是弯的，它最终不就首尾相接成为一个＂圈＂了吗？
　　当然爱因斯坦所想到的宇宙形状并不是一个圆圈，因为我们的宇宙并不是一条线，而是一个弯曲的立体！现在要大家发挥想象力来理解 爱因斯坦的弯曲宇宙 了。
　　一维的直线空间 ：一条直线只有2个方向，即前、后。
　　二维的平面空间 ：一个平面有4个（互相垂直）方向，即前、后、左、右。
　　三维的立体空间 ：一个立体有6个（互相垂直）方向，即前、后、左、右、上、下。
　　当一维的 直线弯了 以后，会变成一个 圆圈 。
　　当二维的 平面弯曲了 以后，会变成什么呢？聪明的小朋友可能会猜到了，会变成一个 球面 。
　　那么当 三维的立体弯曲 以后呢？爱因斯坦说它会变成一个 超球面 ，就是一个 四维的＂超级球＂的表面 。而我们的宇宙正是这样一个 弯曲的超球面宇宙 。
　　有限无边的宇宙
　　虽然空间弯曲已经被光线弯曲间接地证实了，但是 其实我们无法想象弯曲的空间是什么样的，不但我们想象不出，连天才爱因斯坦也承认说自己想象不出， 这是因为我们没有三维空间弯曲的经验，也就是说我们没看见过， 就像我们想象不出我们没见过的颜色一样，我们也没有人能想象出弯曲的超球面宇宙是什么样的。
　　虽然想象不出，但科学家能描绘它的一些特点，第一个很重要的特点就是—— 有限 。 我们从前面一维的直线弯曲后的样子就知道，它的长度是有限的，直线的长度可以无限长，但当它弯成一个圆圈时，它的圆周长度不可能是无限长的。当我们推广到三维弯曲的超球面宇宙，也就同样知道它的大小是有限的。
　　但又有第二个重要的特点就是—— 无边 。就是说宇宙虽然大小有限，但它没有边际。 从上面的圆圈小朋友很容易就明白，因为我们找不到圆圈的尽头，虽然它长度有限，却没有尽头，你可以在圆圈里永远地向前走下去，永远也到不了尽头，你可能走一圈后又回到了出发的地方。我们的宇宙正是这样，它的大小有限，但当我们向任何一个方向走，却永远也走不到尽头，因此我们永远不会到达宇宙的边缘，因为它并没有边缘。
　　所以我们现在就知道了问题的答案：
　　宇宙是什么样子的呢？ 答案是—— 宇宙是一个弯曲的超球面。
　　去到宇宙的边缘会怎么样？ 答案是—— 宇宙没有边缘，所以我们永远到不了宇宙的边缘，因为那边缘根本不存在。
　　喜欢科学的小朋友如果想更深入认识宇宙，可以看看上面的少年相对论专栏，是汪诘老师由《时间的形状》改编的科普视频。
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