①宇宙到底有没有边？按道理说，虽然不一定看得到，但是再大的东西也得有边！这个问题是我在各种场合被问到的最多的问题，提问者从6岁的孩子到已经退休的老人家，各行各业的人基本上都有。
②在回答这个问题之前，首先我们需要明白什么是宇宙。一般来说，我们认为宇宙就是物质世界的总和。那么在这种情况下，我如果回答宇宙有边界，那么你一定会接着问：边界外面是什么？答案是：边界外面依然是宇宙。你如果接着问：再往外呢？答案仍然是：再往外仍然是宇宙。所以我只能回答：宇宙没有边界。
③没有边界不就意味着宇宙是无穷大了吗？没错，这就是当前学术界的标准回答。然而，爱因斯坦当年就是不相信宇宙是无限的，但是他也不认为宇宙有边界，那怎么办？爱因斯坦当然不会被这个问题难住，他认为我们的宇宙是有限无界的。
④什么是有限无界？比如，一只蚂蚁在一个很大的球面上，它无论如何也找不到这个球面的边界，但是很显然，这个球面是有限的，因为它是闭合的。同样的道理，如果我们的宇宙是一个闭合的宇宙，我们就不可能找到宇宙的边界，但是这个宇宙仍然是有限的。比如，有一个很漂亮的宇宙模型“认为”，我们的宇宙就是一个巨大的四维黑洞的三维视界面，当然就是有限无界的，当然就没有边，也没有宇宙的外面这个概念了。
⑤那么，我们的宇宙是闭合的吗？这个问题就是科学研究可以回答的了：根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙是否闭合取决于宇宙的平均密度，密度高于一定的值，空间的弯曲就类似于一个球面，所以可以闭合起来；密度低于一定的值，空间的弯曲就类似于一个马鞍形，不能合拢。而这个值恰好就是前面所说的临界密度，当宇宙平均密度等于这个值的时候，空间就恰好是平坦的，对应于欧几里得几何描述的空间，也叫作闵可夫斯基空间。
⑥所以，如果能够精确测量宇宙的平均密度，也包括宇宙的所有能量，那么就可以根据广义相对论确定我们的宇宙是否是闭合的。现在的观测结果告诉我们，宇宙的平均密度极为接近临界密度、但是在目前的测量精准范围内，既不能完全排除宇宙是闭合的，也不能确定宇宙就是开放的，只能等待未来更高精度的测量结果。利用宇宙微波背景辐射对宇宙大尺度空间的测量结果也表明，在目前的测量精度范围之内，宇宙是平坦的，尽管也不能完全排除宇宙是开放的还是闭合的。
⑦因此，尽管爱因斯坦不相信宇宙会是无限的，但是目前的科学研究并不能给出明确答案，这就是科学和哲学的区别。科学需要证据，而哲学只需要理性思考。
（选自《极简天文课》）
