我們身處的宇宙是什么樣子的，這是個(gè)科學(xué)問(wèn)題嗎？看起來(lái)好像是的。但是，在科學(xué)出現(xiàn)之前，不同地區(qū)的人們就已經(jīng)對(duì)宇宙的樣子提出了各自的見(jiàn)解，我們稱(chēng)之為“宇宙模型”。回顧科學(xué)發(fā)展的歷程，每一個(gè)物理學(xué)體系背后都對(duì)應(yīng)著一個(gè)完備的宇宙模型。

古希臘人堅(jiān)持認(rèn)為行星運(yùn)行軌跡是完美的圓形，這與恒星天球有直接關(guān)系，當(dāng)開(kāi)普勒確認(rèn)橢圓軌道更符合火星運(yùn)行軌跡時(shí)，完美球形的宇宙模型就瓦解了。如果沒(méi)有無(wú)限宇宙觀念，就不會(huì)出現(xiàn)永恒的勻速直線運(yùn)動(dòng)，慣性定律以及建立在此基礎(chǔ)上的萬(wàn)有引力定律和牛頓力學(xué)就無(wú)從談起。同樣的，如果我們相信宇宙是無(wú)限的，談?wù)撍钠鹪?，以及?dāng)前是擴(kuò)展還是收縮這些話題都沒(méi)有意義，大爆炸理論也不可能出現(xiàn)。由此，我們得知，是宇宙模型決定了物理學(xué)體系，而不是反過(guò)來(lái)。

人類(lèi)歷史上曾出現(xiàn)過(guò)三個(gè)對(duì)科學(xué)發(fā)展具有重大影響的宇宙模型，古希臘的兩球系統(tǒng)、笛卡爾的無(wú)限微粒宇宙，以及愛(ài)因斯坦的有限無(wú)界宇宙模型，在它們的框架下出現(xiàn)了三種物理學(xué)，分別是古希臘物理學(xué)、牛頓經(jīng)典力學(xué)和現(xiàn)代物理學(xué)，盡管牛頓經(jīng)典力學(xué)從誕生之日起就被人詬病與無(wú)限宇宙并不匹配，但它仍然是無(wú)限宇宙觀念下最優(yōu)秀的物理學(xué)體系。

那么這些對(duì)科學(xué)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的宇宙模型是如何構(gòu)建的呢？這當(dāng)然與觀測(cè)有關(guān)，人類(lèi)從誕生之日起就對(duì)浩瀚的星空有著濃厚的興趣，想盡各種辦法要看清它的模樣。今天，我們擁有了象哈勃、韋伯這樣的空天望遠(yuǎn)鏡，還建造了FAST這樣的巨型射電望遠(yuǎn)鏡，實(shí)際上，地球已經(jīng)被科學(xué)家們改造成了太空信號(hào)接收器。但是，人類(lèi)的目光始終囿于宇宙一隅，無(wú)法直接探知宇宙的全貌。沒(méi)有哪個(gè)宇宙模型是觀測(cè)的直接產(chǎn)物，所有宇宙模型都是人類(lèi)想象的結(jié)果，是哲學(xué)思辨、數(shù)學(xué)推演、美學(xué)追求與直覺(jué)洞察共同孕育的結(jié)晶。古希臘人對(duì)完美理性世界的追求引導(dǎo)他們想象恒星鑲嵌在完美的天球上，而勻速圓周運(yùn)動(dòng)是他們心目中最完美的行星運(yùn)行軌道；哥白尼撼動(dòng)地心說(shuō)，源于他對(duì)數(shù)學(xué)和諧與太陽(yáng)中心地位的哲學(xué)信念；笛卡爾提出旋渦宇宙，是其機(jī)械論哲學(xué)的宏大演繹；愛(ài)因斯坦的彎曲時(shí)空，則是對(duì)等效原理這一深刻直覺(jué)的數(shù)學(xué)表達(dá)。

宇宙模型不僅僅是宇宙的模樣，它關(guān)乎人類(lèi)如何理解自身在宇宙中的位置，關(guān)乎對(duì)“無(wú)限”、“永恒”、“秩序”等根本概念的思考。因此，宇宙模型的構(gòu)建是一個(gè)哲學(xué)課題，是不同時(shí)代人類(lèi)觀念的產(chǎn)物。而科學(xué)家們則是在這個(gè)由觀念預(yù)先搭建的宇宙舞臺(tái)上，在指明的探索方向和劃定的思想疆域內(nèi)尋找自然的規(guī)律。

當(dāng)今的宇宙學(xué)建立在愛(ài)因斯坦于上世紀(jì)初構(gòu)建的“體積有限沒(méi)有邊界的彎曲封閉體”宇宙模型之上，這個(gè)有限無(wú)界的封閉體在三維空間的幾何形態(tài)是對(duì)古希臘宇宙模型的回歸。亞里士多德兩球體系中那個(gè)包裹一切的、完美的恒星天球，其光滑的球面恰恰是三維空間中最簡(jiǎn)單、最完美的“體積有限且沒(méi)有邊界”的幾何體。但是，兩者僅僅是形似而已，古希臘的兩球體系是想象和觀念的哲學(xué)思考，現(xiàn)代的宇宙模型則是高維度數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)在三維空間上的投影，是數(shù)學(xué)推衍的結(jié)果?，F(xiàn)代哲學(xué)家似乎退出了討論宇宙模型這一話題，由于更加依賴(lài)數(shù)學(xué)和觀測(cè)，宇宙模型由科學(xué)家構(gòu)建，這一課題似乎納入了科學(xué)的范疇。但是數(shù)學(xué)只能提供冰冷的數(shù)字，科學(xué)家們只能解釋宇宙的物理意義，其描述越來(lái)越抽象并且過(guò)于專(zhuān)業(yè)。關(guān)于宇宙，還有一些科學(xué)以外的問(wèn)題，比如，人類(lèi)在這一全新的宇宙中處于什么位置？一個(gè)超出人類(lèi)想象力極限的宇宙應(yīng)該如何去理解？仍然需要哲學(xué)家們運(yùn)用人類(lèi)一切能力追索答案。