文：摩爾（Patrick Moore）、關於諾斯（Chris 夜空宇宙North）
宇宙的質量是否在增加？
──蓋樂（多塞特，浦爾）
簡單的個的形答案是「沒有」──至少如果你假設這個質量和能量相等的話。這是問題愛因斯坦讓我們知道的，也是們麼麼樣E＝mc2這個等式經常被引用的理由之一。物質會一直轉換成能量，知道狀舉例來說，關於當一顆恆星燃燒核燃料的夜空宇宙時候，就會創造出光。個的形但是問題也可能發生相反的事：光的光子也可能衰變成物質的粒子。當我們說到宇宙的們麼麼樣內容時，我們說的知道狀通常是能量密度，由相等的關於能量說明物質。
我們看不到整個宇宙，夜空宇宙只能看見那些夠接近、個的形光足以有足夠時間到達我們這裡的部分。隨著時間過去，我們可以看得更遠，看見更多的星系。不過如果我們在某個時刻拿特定體積的太空來看，比方說我們目前看得見的整個宇宙，那麼平均來說，是沒有東西在這裡進出的。我們選擇的這個區域每離開一個光子，都會有另一個進來填補。可是宇宙在擴張，使得這個固定區域的體積會變大。雖然能量內容可能維持不變，可能密度卻一直在變小，因為體積一直變大。
宇宙的形狀是什麼？我們怎麼知道？
──貝克（伯克夏，阿斯科特）與史卓德（漢普夏，南安普敦）
關於宇宙形狀的討論，一般都和該如何以巨大的天秤來處理有關。為了做到這一點，我們把宇宙想像成平面的。（顯然宇宙不是平面的，但是立體空間的轉換是出了名的難以具象化的！用二維的表面來表現比較容易，這樣我們才能用第三維來移動這個平面。）現在想像我們在一張紙上畫一個三角形。小學生就學過，三角形的內角相加會是180度，而且畫在一張紙上一定也是這樣。三角形的內角相加確實是180度的二維平面，稱為具有「平坦幾何」的二維平面。
現在想像一個球體的平面，比方說地球的球面。從赤道開始，往北畫一條到北極的線，接著轉一個直角，讓線回到赤道。然後在這裡再轉一個直角，回到線的起點。這樣你就畫出了一個在球體上的三角形，不過這個三角形裡的三個角都是直角。這表示這三個角的總和是270度，不是180度。
這樣的形狀具有「正曲率」，代表三角形裡的角度加起來超過180度。如果你沿著這些線走（游，或飛），你會覺得自己一直都在走直線，無法察覺到表面的曲率。只有當你從三維立體的角度來看，才會發現這些線看起來是彎曲的。
我們可以想像有一個表面，上面的三角形的內角總和是小於一百八十度的。這就是有「負曲率」，最簡單的就是想像馬鞍的形狀：兩側往下，前後往上。這些線條近看是直的，但遠看就像是往外彎的。這些看起來都很抽象，而且怎麼在不同的形狀上畫三角形和宇宙有什麼關係？這點你可能也不是很明白。現在我們不畫線，想像發射一束光。在正曲率的宇宙裡（比方說球體），光束會朝彼此彎曲，使得東西看起來比實際上大，此時宇宙就像是一個巨大的透鏡。在負曲率的宇宙裡，線條會往彼此的反方向彎曲，物體看起來會變小。
所以我們怎麼測量光束是不是以直線前進呢？首先我們要知道物體有多大，這樣我們才能和它「看起來」的大小做比較。還好我們有一些已知大小的東西，也就是眾所周知的大爆炸的殘留，宇宙微波背景的一些特徵。當我們觀察宇宙初期殘留至今的這些微波時，看到的是比其他稍微熱一點、密度高一點的部分。我們其實很清楚這些熱的（和冷的）點的形成──早期的宇宙可能更熱、密度更高，但是就物理學上來說，其實是很容易理解的地方。
接著我們可以從地球上的一個角落開始畫三角形，另外兩個點則在一個熱點的兩端，這樣畫出來的形狀，正是3個內角相加應為180度的三角形。這表示光是以直線前進的，而且宇宙的形狀在這個大尺度來看是平坦的。我們也可以利用在龐大尺度上的星系分布之類的特徵，在比較接近我們的天體，而不是在我們可見的最遙遠的宇宙做一樣的事。基本上，只要是尺寸已知的東西，我們都可以這麼做。
我們知道宇宙似乎可以說幾乎是完全平的，但是我們並不百分之百確定確切的數字，就像所有的物理測量一樣，有一些部分還是不確定。這些不確定代表我們可能有一天，會測量到早期宇宙結構的特徵，暗示宇宙在比我們所見的更大尺度上，並不是平的。也許還有其他的可能性存在，比如說宇宙是橄欖球形的，在交叉的區域則接近平坦，但又不完全平坦。歐洲太空總署的普朗克衛星會得到新的測量結果，有助於進一步修正這些測量值，讓我們更確定宇宙的形狀是什麼。
我們怎麼確定宇宙是不是無窮盡的？
──波費（蘇佛克，伊普斯威治）、萊特（多塞特，威茅斯）
其實我們不能確定宇宙是不是無窮盡的。目前為止的測量結果告訴我們，整個宇宙的大小可能比我們看到的任何東西都要大很多很多，但是它是不是無窮盡的，就更加難以測量了。
宇宙外面有什麼東西？宇宙又是往哪裡擴張？
──沃克（北愛爾蘭，伯發斯特）、揚（倫敦）、莫瑞（利物浦）
宇宙之外有東西的這個想法，幾乎一點都沒有意義，因為這是一個涉及宇宙之外還有空間的概念。我們所了解的空間──有上下左右前後的三維空間──只在宇宙的範圍內有定義。我們所知的宇宙可能是嵌在一個更高維的結構裡，但是我們無法以同樣的方式來測量更高的維度。
將擴張中的宇宙具象化很困難，但我把它和充氣中的氣球相比，氣球的表面上有星系，會隨著時間彼此愈來愈遙遠。在這個類比中，氣球的內部有沒有東西呢？
──克拉克（東索塞克斯，布來頓）
膨脹的氣球的類比很有用，因為這讓人能了解擴張中的空間是沒有邊緣的。在這個例子當中，宇宙是氣球的表面，整個太空都在這個表面上。但是氣球內部的成分是沒有意義的。
之所以會有這個問題，是因為我們把宇宙想成在三維世界裡的二維平面。可是其實應該用一隻爬在氣球表面的螞蟻的角度，來思考這個氣球表面。這隻螞蟻（以這些條件來說，牠無法往上看，所以只有二維的存在）只知道氣球的表面而已。而由於這個表面夠大，對一隻小螞蟻來說，它就是一個平面，就像是從我們這些在地球上爬的人的角度來看，地球也是一個平面一樣。
如果這顆氣球的內部還是讓你有疑問，你可以試著把宇宙想成一張不斷變大的平面床單。這樣想的問題是，你會很難擺脫它有邊緣的想法，所以你會覺得這張床單的大小是有限的。恐怕真的沒有一個簡單的答案。
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書籍介紹
《關於夜空的362個問題：從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕，了解天文學的入門書》，貓頭鷹出版
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作者：摩爾Patrick Moore、諾斯Chris North
譯者：鍾沛君
- 為什麼觀測天文時不能用雙筒望遠鏡？
- 為什麼火星沒有大氣？
- 如果外星人來電，我們該回應嗎？
- 針對火星的探索會不會引發新的太空競賽？
- 我們有沒有可能前往另一個星系？
- 掉到黑洞裡會發生什麼事？
從如何在地球上觀看星空，到有關月球、太陽系，再到更遙遠的星系與更寬闊的宇宙之謎，本書中包含對於浩瀚宇宙的各種疑問。摩爾爵士與諾斯博士用專業而生動的方式，解答我們對於宇宙的提問，讓我們對寬闊的宇宙能有更多想像。自1957年4月24日開播至今，《The Sky at Night》是世界上最長青的科普節目，每月針對一個天文現象做深入的介紹。在其漫長的播映歷史中，本書作者摩爾爵士自首集開始就擔綱主持了55年。為慶祝節目播出55周年，摩爾爵士與天文學家諾斯博士，在2012年邀請全世界的觀眾提出各種有關天文的問題，並在本書中一一解答。
Photo Credit：貓頭鷹出版責任編輯：朱家儀
核稿編輯：翁世航