2019年，【Nature】雜誌上的一篇研究論文【封閉宇宙的普朗克證據和宇宙學可能的危機】提出了一種觀點：我們所處的宇宙很可能是一個閉合的三維球形空間，這一發現挑戰了過去幾十年科學界一直持有的，宇宙為平坦三維空間的傳統看法。
閉合的三維球面宇宙模型將為我們帶來許多未知的現象，這可能會引發宇宙學領域的一次重大危機。
接下來，讓我們探討閉合宇宙的概念。
在日常生活中，如果你想了解一個物體的大小，首先需要知道它的幾何形狀；如果連物體的外形都無法確定，自然無從談起其大小。
比如，地球的形狀一直是科學討論的物件，無疑地球是一個懸浮在三維空間中的球體，只有弄清楚了地球的幾何形狀，我們才能測量其具體大小。
而對於整個宇宙，其大小的問題也需從宇宙空間的形狀著手。
我們人類的視野已經突破了太陽系乃至銀河系，觸及了遙遠的宇宙空間，但這些空間看起來和我們在地球上感受到的沒有兩樣，這是為何呢？
這是因為雖然我們無法直接感知三維空間的形狀，但空間形狀卻即時影響著宇宙中一切物體的運動。
在愛因斯坦提出廣義相對論之前，科學界普遍認同的觀點是：空間是平坦的，時間是均勻流逝的，它們為宇宙中的一切運動提供了一個靜態的舞台，彼此之間相互獨立。
這就是牛頓的絕對時空觀念。然而，廣義相對論的提出徹底改變了這一認知。
時空是不可分割的整體，它們構成了一個完整的四維結構，並且直接參與並影響著物質的運動，同時物質的存在又反作用於時空的結構和時間的流逝。
愛因斯坦的理論指出，三維空間因物質的存在而產生曲率，這個曲率決定了空間的形態，並影響物質在空間中的運動軌跡，這也為重力提供了一種解釋。
地球的存在便造成了周圍空間的扭曲，形成了曲率，太陽系和銀河系同樣受此影響。我們緊緊被束縛在地球表面，地球則固定在太陽的軌域上，太陽系也被釘選在銀河系的一個分支上，這一切都是空間曲率作用的結果。
那為何我們無法直觀看到空間曲率或其形狀呢？正如「不識廬山真面目，只因身在此山中」所言，因為我們自身就存在於這三維空間中。
由於我們缺少一個更高維度的觀察角度，我們無法直接觀察到三維空間的形態。但我們看不到，並不意味著它不存在。
例如，在三維空間中，我們可以從第三維度觀察到二維平面的各種形狀，如折紙藝術所展示的。
但是如果我們處於二維平面之中，就無法直觀地看到二維形狀，因為我們感受到的只有兩個維度，缺少了第三個維度。
這也是我們無法直接看到三維空間形狀的原因。
理解了以上知識，我們再來探討宇宙的形狀。
宇宙學中，由於物理定律在各個空間點上的等效性，意味著宇宙的每一點都是對等的，宇宙不可能呈現出一些奇異的形態，如甜甜圈形狀。
宇宙可能的形態有三種：正曲率的三維閉合球面、平坦的三維空間以及負曲率的三維馬鞍面。
這些形態取決於宇宙中的能量密度與膨脹率（即哈伯常數），目前透過普朗克衛星測得的哈伯常數為67.80±0.77 km/s/mpc。
根據這個膨脹率，理論上可以計算出宇宙的臨界能量密度，約為每立方米5.7個質子質素。
在此臨界密度下，膨脹率與能量密度基本達到平衡，宇宙呈現為幾乎是平坦的三維空間，無可觀測曲率，這樣的宇宙將持續膨脹，是無限無界的。
但如果宇宙的真實能量密度超過臨界密度，整個宇宙空間將因重力超過膨脹率而表現出正曲率的三維閉合球面特征。這樣的宇宙雖有限但無界。
並且，最終宇宙將停止膨脹並開始大塌縮。地球表面的情況為一個良好的類比，我們知道地球表面的生物雖生活在三維中，可左右前後上下自由移動。
然而，由於重力的作用，上下移動相對困難，從太空中觀察，地球上的生物可視為生活在二維平面上。
由於地球是由二維表面構成的三維球體，麥哲倫航行至西邊終能從東面返回原點，證明了地球表面雖無界，但體積和表面積是有限的。
同樣的道理，生活在三維空間中的我們，如果朝一個方向持續前行，只要速度足夠快，理論上可以在一生中從另一側回到起點。這便是一個封閉的、有限但無界的宇宙的概念。
當宇宙的真實能量密度超過臨界值時，宇宙將呈現為一個開放的三維馬鞍形空間，這樣的宇宙同樣是無限無界的，可以持續膨脹。
接下來的關鍵任務是準確測量宇宙的真實能量密度。鑒於宇宙的浩瀚與物質、星系的眾多，直接測量是不可能的。
然而，我們擁有一種巧妙的方法：我們知道空間曲率可以改變物體的運動
軌跡，光線亦然。透過觀察在宇宙中傳播了極遠距離的光線，我們可以在宇宙的大尺度上觀察到宇宙空間的曲率，從而推斷出宇宙的形狀。
應選用何種光線進行觀察呢？微波背景輻射的光子是最佳的候選者，這些光子在宇宙中已傳播了138億年，透過它們，我們可以在微波輻射的功率譜中窺見宇宙空間的曲率真相。
如果宇宙有形狀，光線將會彎曲，微波輻射的熱點和冷點的大小也將相應變化；如果沒有曲率，光線將不會彎曲。
這實際上是觀測整個宇宙的重力透鏡效應。過去的測量結果顯示，宇宙空間沒有可分辨的曲率，這表明宇宙是平坦的，能量密度與臨界密度幾乎相等。
但最近的研究重新分析了普朗克衛星對微波背景輻射的數據，發現透鏡振幅異常，比標凈預測更強。
正曲率的宇宙可以解釋這一現象。
這表明微波背景輻射的熱點在穿過宇宙空間的透鏡效應下增大了，宇宙的真實能量密度比臨界密度高出5%。
這意味著整個可觀測宇宙表現出輕微的正曲率，整個宇宙的形狀極有可能是一個封閉的球體。研究人員認為，這種形狀的可能性高達99%。
換句話說，我們真實的宇宙就像上圖中的那樣，如果從更高的維度觀察，它就是一個由三維空間構成的高維球體，我們正生活在這個高維球體的表面上。
在較小的尺度上，我們觀察到的宇宙似乎是平坦的，即使在可觀測半徑460光年的範圍內，其曲率也是微乎其微。實際上，這與我們生活在由二維平面構成的三維球體——地球上的情況類似，只是相比之下宇宙降低了一個維度。
目前對哈伯常數（宇宙膨脹率）的測定尚不精確，這個數值的不確定性導致了我們對宇宙形狀的判斷也存在不確定性。
僅靠微波輻射熱點的異常透鏡證據，我們還不能完全確定宇宙的形狀，因此這仍然是未來科學需要解決的問題。
綜上所述，與我們對地球形狀的認知相似，我更傾向於相信宇宙是一個封閉的三維球面。
