大约138亿年前，我们的宇宙通过大爆炸的形式诞生。在经历了暴胀和膨胀之后，形成了今天的模样。
如果你因为这个就认为宇宙是一个巨大的球状结构，那就有可能大错特错了。有科学家认为，我们的宇宙可能是一个巨大的三维甜甜圈形状。这是怎么回事呢？
多年以来，科学家们一直在探讨关于宇宙形状的问题，并且为此争论不已。争论的焦点比如：宇宙是不是平坦的？它到底是封闭的还是开放的？这里的平坦、封闭，和普通人想象的有所不同，而是从几何学和拓扑学等方面来定义的。
几何学大家还略有了解，拓扑学又是什么呢？简单来说，拓扑学所研究的，就是将某个几何图形或空间通过连续改变形状后，还能保持一些特性不变的学科。拓扑学最早解释的问题，就是几何学上著名的七桥问题和四色问题。
举个例子：在普通人看来，一张纸就是平坦的，你可以在上面画许多的平行线。如果你将这张纸将它卷成一个圆柱体，那么这些平行线依然是相互平行的。从这个角度来讲，圆柱体也是平坦的。如果你再延伸一下，假设这张纸的弹性极佳，将它卷成的圆柱体的两端连接在一起，就成了甜甜圈的形状。你会发现，这些平行线依然是平行的，所以它还是平坦的。
神奇吧？
至于所谓的封闭还是开放，讨论的就是这些平行线是否会相交。如果相交，那么这个形状就是封闭的；反之，如果发散，那就是开放的。宇宙的封闭与否，决定着宇宙未来的命运。一个平坦而又开放的宇宙，将会永远膨胀下去，而封闭的宇宙则会迎来坍缩的命运。
所以，宇宙的形状确实是一个非常重要的话题。
目前的许多研究都认为，我们的宇宙是平坦的。尤其是宇宙微波背景辐射，产生于宇宙大爆炸后的38万年，被称为宇宙大爆炸的余晖，记录下了许多宇宙早期的秘密。对它的研究结果也表明，宇宙是平坦的。
不过，关于宇宙的拓扑结构，我们仍然有很多的未知。我们不知道，自己所处的是不是一个多维连通宇宙，也就是说，它的一个或多个维度是不是相互连接的。
想要得到这个答案，其实是非常困难的。这是因为，这些维度的自我封闭，或许存在于极大的尺度，甚至超出了可观测宇宙的范围，进入到了不可观测宇宙的空间内。如果是这样的，那么我们确实无法观测到。
不过，我们知道，宇宙是随着年龄的增大而在空间上变大的，如果我们能回溯遥远的历史，就可能看到当时还“不太大”的宇宙，其维度的封闭就在我们可观测范围内了。没错，这就要提到刚才我们说的宇宙微波背景辐射了。它产生的时候，宇宙的尺寸比现在小得多，可以供我们观测。如果宇宙在那个时候就是多维度连接的，那么今天也应该保持这个性质。
最近，来自于德国乌尔姆大学和法国里昂大学的一个天体物理学家团队，借助美国宇航局的WMAP和欧洲航天局普朗克卫星等设备绘制的宇宙微波背景辐射地图，对宇宙微波背景辐射温度中的波动进行了研究。他们指出，这种波动从尺度范围会有一个极限，这个极限就能告诉我们宇宙的结构秘密。
法国里昂大学天体物理研究中心的天体物理学家Thomas Buchert解释说：“在一个无限的空间里，宇宙微波背景辐射温度的扰动会在全部尺度下都存在。不过，如果空间是有限的，那么当波长超过空间尺寸时，这部分波长就会丢失。”
为了进行这项研究，科学团队进行了大量的计算机模拟过程。他们认为，如果宇宙真的是想象中的三维甜甜圈结构，那么我们的宇宙在三个维度上应该都是自我封闭的。通过这样的模拟，我们可以看到这种情况下宇宙微波背景辐射是什么样的。
Buchert介绍：“我们需要在一个特定的拓扑结构中进行模拟，然后与观测到的数据进行对比。而随后对于宇宙微波背景辐射波动的属性，在超出宇宙尺度的范围内呈现出了一种‘缺失的力’。”这种所谓缺失的力，就是指这种波动在此范围内并不存在。这也印证了上面的观点，我们的宇宙很可能确实是多维连通的。
研究结果证明，和所谓的无限宇宙模型相比，有限的宇宙更符合观测到的现象。他们随后不断模拟不同尺寸的宇宙尺度，结果发现了最匹配这种波动的数据，那就是整个宇宙（包括不可观测宇宙）的尺寸大约是可观测宇宙的3-4倍。
此前很多人也想象，宇宙会不会是一种四维的球状结构，也就是朝一个方向永远飞行下去，就会从另一个方向回到原点，就像是地球的南北极一样。这项研究告诉我们，虽然不是想象的那种四维结构，但三维甜甜圈结构的宇宙同样是这样的。只不过，这种旅行只能停留在想象层面，因为宇宙的膨胀速度还是超过了光速的，我们永远到不了“尽头”。
研究人员还指出，目前这些研究成果还只是初步的，还有其他原因可能解释一部分“缺失的力”，这需要未来更多的研究。不过想一想，一个像甜甜圈一样的宇宙，还确实是很有趣呢。
