基于这样的认识,我们再来思考一个问题:如果宇宙是有限的,那么它的边缘在哪里?由于宇宙各向同性,我们无法找到一个方向,使得我们朝那个方向前进就能够到达宇宙的边缘。因为无论朝哪个方向看,宇宙都是一样的,都无法辨认出所谓的“边缘”。
这种思考方式也反映了我们作为三维生物的局限性。我们习惯于在有边界的三维空间内思考问题,但宇宙作为一个可能的四维空间,它的结构可能远超我们的想象。我们无法像站在二维平面上的生物那样,突然跳到三维空间来理解自己的局限性,我们被困在了自己的四维时空之中。
当我们深入探索宇宙的奥秘时,广义相对论为我们提供了一个强有力的理论框架。爱因斯坦的广义相对论认为,我们所处的四维时空并不是平直的,而是弯曲的。这种弯曲是由于物质和能量的存在而产生的,它们使得时间和空间的结构发生了变化。
在广义相对论中,物体的运动并不是沿着绝对的直线,而是沿着弯曲时空的测地线。这就好比地球表面的曲线使得沿着地表前进的航线实际上是弯曲的。
同样,宇宙飞船的航线也会因为时空的弯曲而发生改变,即使它们试图沿着一个方向直线飞行,最终也可能被时空的曲率带回到出发点,或者被引导到一个全新的方向。
这种时空弯曲的概念为我们理解宇宙提供了新的视角。它告诉我们,试图通过简单地加速飞行来逃离宇宙的想法可能是不现实的。即使我们能够制造出一艘速度接近光速的飞船,它也只能沿着时空的弯曲路径运动,而这些路径可能会将我们带向宇宙中的其他地方,而不是简单地飞出宇宙。
经过对宇宙旅行的种种限制的探讨,我们可以得出一个结论:宇宙是一个有限无边的四维结构。这个结论综合了宇宙学的多项研究成果,包括宇宙大爆炸理论、广义相对论的时空弯曲,以及宇宙的各向同性等观测事实。
有限大的宇宙意味着,虽然我们无法直接观测到宇宙的边缘,但宇宙的体积是有限的。我们可观测的宇宙直径约为930亿光年,但这可能只是整个宇宙的冰山一角。而无边的宇宙则告诉我们,尽管宇宙的体积有限,但它并没有一个明确的边界,所有的空间和物质都包含在这个有限的体积内。