在我上一篇的文章中，解释了宇宙的边界在哪里——有限且无界。它的体积有限但是没有边界，用专业一点的说法就是“三维闭合空间”，宇宙没有边界，也没有中心，但是它体积有限。
可惜的是在文章的下面还是有朋友反应没看懂。我反思了一夜，并总结出了一套更易消化易吸收的解释，并通过测试让一位非专业人士成功理解了宇宙的形状，希望今天本篇解释也可以让尽可能多的人看懂。
很多认一直默认宇宙是一个气球形，其实是不对的
只缘身在此山中
首先需要解释的是，如果有什么生命可以直接看明白三维空间是如何闭合的，那么它一定是生存在四维空间的。什么是四维空间？四维并不是三维+时间。一维过一点可以作一条线，二维过一点可以作两条垂直的线，三维过一点可以作三条相互垂直的线，所以四维当然就是过一点可以作四条相互垂直的线喽。
因为我们生活在三维空间里，所以我们无法想象出过一个点如何作出四条相互垂直的线，你在纸上同样画不出过一个点相互垂直的三条线，所以我们是无法制作出闭合三维空间的模型的。虽然不能直观地观察，但是科学家依然可以发现我们身处的三维世界是弯曲的蛛丝马迹。宇宙很大很大，空间的弯曲度特别特别小，日常生活的普通人永远不会感觉到这些极其微小的异常。
三维物体在二级世界的投影是一个面，四维物体在三维世界的投影就是一个体
那么作为一个普通人，要从哪里开始打开理解宇宙的突破口呢？还好我们可以用类比法帮助理解。在三维世界去理解四维才能看到的弯曲，就像在二维世界去理解三维世界才能看到的弯曲。而二维世界恰好同样有一个“有限且无界”的东西——球面。
颠覆经验的概念
地球的面就是一个巨大的球面，当人类只能在地球表面时活动时，我们很难理解大地是弯的这个概念，这样的人类就像是一个生存在二维平面生物，只能在前后左右移动，几乎不能在上下移动。
所以两千年来大多数古文明对于世界的解释都是大地就像一个桌面。直到1946年10月24日，人类第一次用火箭把一台摄像机送到了104公里的太空，拍到了黑白的圆形地球。
第一张不在地表想象地球的照片
要接受大地是一个球需要勇气，因为你必须要抛弃人类几万年来的一个根深蒂固的概念：上和下。在宇宙悬浮的地球是没有上和下的概念的。只有向心和离心，所以上和下不是一个绝对的概念，当我们在地球表面走动时，上和下的方向一直都在微小地变化着。
很多孩子还是会问：为什么地球那边的人不会掉下去？
之所以我要强调这一点，正是因为我亲爱的读者你，如果不能领悟到“在理解进步的路上需要抛弃很多固有认识”，那么下面的阅读将会变得困难重重。从三维到四维，我们需要抛弃更多固有观念，如果你已经做好准备了，就请继续向下阅读吧。
如何用万能胶消除圆的边界
一个球面是如何做到没有边界的呢，我们可以继续使用地球作为研究对象，因为它足够大，而且离我们足够近。在地球上同时到南极和北极等距的位置，有一条人为划定的线叫赤道，它将地球分为了北半球和南半球。如果我们想象地球是只拥有表面的球面，而非一个球体，那么将地球表面从赤道切开，就可以得到两个半球面。将这两个半球面压扁，就可以得到两个圆形面。
实际上曲面展开会变大一些，但是我不会做动画，将就着看吧……
这两个圆形的平面明显是有边界的，它们俩是“有限且有界”的平面，那么如何才能消除边界呢，想象一下刚刚的操作……是的，先将它们弯曲，再将它俩的边——两条曲线相互贴合在一起，边界就被成功消除了！对于二维世界来说，线是面的构成单位，所以它的边界是一条线。
人的经验是片面的
那么现在我们类比一下三维世界，三维世界空间的构成单位是什么？当然是面，所以三维空间的边界也是一个面。就像圆形面的边界是一条圆形的曲线一样，三维球体的边界就是一个球形的曲面。现在我们的目地是将这个边界球面消除掉，那么参照上面消灭边界线的操作，要怎么做呢？
相信你也可以把这个听着荒诞却又顺理成章的方法说出来：准备两个一模一样的球体，把它的表面每一平方毫米的面积都无缝贴合起来，就可以消除边界面了。
理解一个弯曲的空间可以将球的表面展开至关重要
为什么我们会觉得荒诞？因为如果你有两个球，将它们挤压在一起，只会有很小很小的一个面可以贴合，怎么可能让它们每一平方毫米都无缝贴合呢？要解决这个问题，我们要需要接受一个观点——我们日常理解的空间是不全面的，是一个弯曲的整体在一个很小的区域表现出的平直。
理解这个同样需要二维平面辅助，我们一般理解的二维面是一个完全平整的面，在这个面上可以作出两条平行线，它们永远不会相交。可是这样的二维平面是存在于哪里的呢？桌子上吗？并不是，当桌子只有我们眼前这么大的时候确实是二维平面的一小部分，但是当我们制作出一个10公里长的桌子时，只要桌腿能着地那桌面就一定是弯的，这样的桌子甚至画不出二维平面的构成单位——直线。
长桌宴
事实上二维平面只存在于我们的想象之中，整个宇宙中都找不到一个实体可以承载一个二维平面。而大家一直认为是特殊的二维曲面之球面反倒是宇宙中最广泛存在的面，也就是说——你以为的惯例其实是特例，你以为的特例其实才是惯例。
同样，当你想象两个球体如何能够贴合在一起的时候，是不是在脑中无意识地想象了一个由无数“前后、左右、上下”看不见的细线构成的立方体空间呢？这样一个四四方方的理想空间其实是观察尺度很小的时候出现的近似空间，就像平整的桌面一样，你需要抛弃这种本质是特例的空间观，才能接受宇宙真正的空间观，一个弯曲的、可闭合的三维空间。
一边移动一边形变，这样的时空看上去显得充满弹性（图为坠入黑洞）
你在地球上漫步时移动的轨迹，如果从二维来看无疑是直线，但是从三维来看就会发现其实是一条曲线。闭合的三维空间同样如此，在三维空间中货真价实的直线，在四维空间中看起来就是一条曲线。所以当你在这样的三维空间中移动时，就会观察到很多和理想三维空间相矛盾的现象。其中最直观的一点是，面的形状会随着你的靠近而改变。（想象一下地平线在你眼中的由远及近的样子，线本身没有变但是观察结果变了）
闭合的空间之旅
前面我说到“将两个一样大小的球体的表面无缝贴合”，现在我给其中一个球命名为A，另一个命名为B。如果你现在身处A球体的球心，那你看到的将和我们日常看到的球体无异，你距离无缝贴合面任何一处都等距，这个贴合面看上到就是一个老实本份的球面。用二维来类比的话，你现在正在北极点，这里到赤道的每一个点都等距。
没有合适的图，所以就想象一下在地球上行走吧，此时最重要的想象力
可是一但你向某一个方向移动，景色就会发生巨大变化，你背对的那部分“老实本份”的球面会向你面对的方向延展过来，你越靠近贴合面，这个面就越平。当你把脸放在贴合面边上观察时，你会感觉这个面看上去和球面没有半点关系，它就像是一堵无边无际的高墙。用二维来类比的话，你现在已经到达了赤道，此时的赤道看上去也最像直线。跨过赤道就是南半球，穿过这个面就是B球体。因为球面是二维的，所以赤道是一条线；因为空间是三维的，所以分界是一个面。
当你越过贴合面，你身后的贴合面又会像恐怖怪物的巨口一样将你包围，当你来到某一个位置，你会发现此时贴合面所有的点到你的距离也变得相等了，这儿就是B球体的球心，也就是二维世界的南极点。在这里，无论你选择哪个方向，都会在同样的时间里到达贴合面，而只要你不改变方向，越过贴合面后也一定会在同样的时间里回到A的球心。这样一来你就完成了一次闭合空间的旅行，向着一个方向走，最终一定会回到原点。这个过程和球面上的运动是多么惊人的一致啊，从北极点出发，无论向哪个方向，只要不转弯，就一定会回到北极点。
赤道只是一个想象的线，并不存在
事实上北极点和南极点对于一个球体来说并不是什么特殊的点，它只是人为规定的两个点而已。所以我们可以得出这样一个结论，从球面的任意一点出发沿着一个方向运动，最终都会回到原点。也就是说，如果我将上面那个双球空间的粘合面隐形，那么无论你在空间中的什么位置，只要你向着一个固定的方向移动，那就一定会回到出发点。
这就是爱因斯坦告诉我们的宇宙模型，一个闭合的，有限的，却没有边界的宇宙。
现在我们再看看题目中的“宇宙的外面有什么”，其实这个问题是一个错误的问法，我们的宇宙没有“外面”的概念。这个问题就好像问《西游记》中，悟空一个筋斗到了天空的尽头，那里有五根支撑天的柱子（当然我们知道其实是假的，笑），那柱子外面是什么呢？每一个现代人都能明白，难怪他会被如来佛祖捉住，一定是翻回原地了……
现在还是有人不相信世界不是个盘子
我们的宇宙空间和众多星辰在一起，它们是一体的，这里就是全部的空间了，不存在更遥远的地方。其实我们需要在观念上接受一件事——这个宇宙的一切本来就是有限的。那让我心心念念的“远方”本来就只存在于幻想中而已。我们习惯于幻想无穷广阔的空间，是因为宇宙实在是太大了，大得和无穷几乎没有什么区别；但是无论它有多大，我们都必须要记住，无限终究不存在。
虽然爱因斯坦告诉我们只要一直向一个方向运动，就会回到起点，但是这可以是永远无法完成的幻想了，因为观测显示，我们的宇宙膨胀的速度比光速还快，人类注定无法完成穿越星辰回到起点，绕宇宙航行一周的梦想了。这不禁让人心中泛起一股淡淡的愁怅……
渺小的人类参透了伟大宇宙的秘密，却注定要被困在这孤岛上直到永远……
这一篇的内容就到这里啦，你有没有什么从小到现在都一直很困惑的问题呢？可以把你的问题写在下面的评论区，酋知鱼或许就会在下一篇文章中为你解答呦！咱们下一篇再见！
原文地址：今日头条 | 
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发表于 2019-10-10 22:04:45
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