在宇宙中一直沿直线旅行会发生什么？来源：bigthink撰文：EthanSiegel翻

来源：bigthink
撰文：EthanSiegel
翻译：任天

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这张图描绘了一个假想的环形宇宙，或宇宙的“甜甜圈理论” 。事实上，这样的宇宙并不能以这种方式呈现出来，因为甜甜圈有二维的表面，而且环形宇宙不仅在空间中是弯曲的，在时空中也是弯曲的。不过，把宇宙想象成某种“宇宙甜甜圈”会更简单，也更有趣。
宇宙是有限的还是无限的？它是一直向前发展，还是循环往复？如果你坚定不移地朝一个方向旅行下去，会发生什么？
宇宙是一个巨大、奇妙而又古怪的所在。从人类的视角，各个方向上的宇宙范围大约为460亿光年。无论望向哪里，我们看到的都是一个充满恒星和星系的宇宙，但这些天体都是独一无二的吗？有没有可能，你在一个方向上看到的一个星系，当你从不同的视角，或者从相反的方向看，也会看到同样的星系？宇宙真的会循环往复吗？如果你沿着直线旅行得足够远，最终会回到起点吗，就像你在地球表面朝任何一个方向走了足够长的时间一样？或者，会不会有什么东西阻止你回到原点？

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我们的宇宙可能有点像一个关于小行星的宇宙三维游戏，你可以从宇宙的这边离开，然后在另一边重新出现。如果宇宙膨胀得足够慢，或者我们的速度足够快，时间足够长，那我们最终会回到起点，没有什么能阻止我们到达设定的目的地。
这是一个值得思考的有趣问题。对大多数人来说，空间和时间的一些特性是难以想象的。在宇宙中，如果一直沿直线旅行的话，似乎可以永远走下去。有什么东西会阻止你？一堵墙？如果是的话，那墙的另一边是什么？
或许听起来很荒谬，但答案是：两种情况皆有可能。你既可以永远旅行下去，但也会有东西阻止你。关键在于如何理解不断膨胀的宇宙，这本身就是最令人难以想象的概念之一。

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图中所示的星系都位于本星系群之外，因此它们都不受银河系的引力约束。结果，随着宇宙的膨胀，它们发出的光会向波长更长、更红的方向移动。这些物体不断远离我们，随着膨胀的持续，它们会越来越远。
当我们仰望宇宙的时候，看到的物体并不是它们如今存在的样子。从我们的角度来看，宇宙大爆炸已经发生了138亿年，而我们所看到的一切都比宇宙本身年轻。
为什么会这样？
大爆炸同时发生在所有地方，如果我们位于宇宙的其他地方，也会经历同样的138亿年时间。但如果我们从那个位置观察地球，就必须考虑到我们所看到的地球并不是它今天真正的模样。相反，我们看到的是地球当时的样子；当时到达的光从地球发射出来，再被我们接收到。我们看到的是地球的过去。
如果我们在月球上，这些反射光大约就是1.3秒前发出的。如果我们在一颗围绕半人马座α星运行的行星上，那这些光的存在就已经有4.3年了。如果我们在仙女座星系，则这些光应该已经行进了250万年。

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即使是在一个不断膨胀的宇宙中，只要有足够的时间，遥远天体发出的光终究会被我们看到。不仅光子的波长会因为宇宙的膨胀而被拉长，物质粒子的德布罗意波长也会被拉长。光在宇宙中穿行的时间越长，它的波长因宇宙膨胀而被拉长的程度就越大。