英國著名的物理學家和宇宙學家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在劍橋大學表示，根據一項研究成果我們宇宙的形狀可能是一種難以置信的幾何圖形，更接近於超現實主義的藝術，如同荷蘭著名藝術家摩裡茨·科奈裡斯·埃捨爾（M.C. Escher）創作的圖形一樣匪夷所思，這一發現可能會讓埃捨爾的藝術迷十分喜悅。但是霍金的研究團隊認為關於宇宙形狀的研究發現以弦理論為依據，而該理論目前仍然還處於假設之中，並未被完全驗證。

探索「宇宙形狀」的研究小組使用了數學工具解決扭曲纏繞空間的計算問題，該方法在之前被認為是不可能進行的。如果這個模型成功建立起來，那麼我們將可以用它解釋宇宙是如何從大爆炸中「撐」起來，並將統一了引力和量子力學。根據位於比利時的天主教魯汶大學理論物理研究所科學家、霍金研究小組的成員托馬斯·埃爾托格（Thomas Hertog）介紹：「我們通過弦理論模型搭建出宇宙的外形，這是一種新的途徑。」至於該如何描述這樣的形狀，我們可以通過觀察科奈裡斯·埃捨爾藝術家的幾何圖像來知曉，複雜糾纏的幾何模型似乎與我們之前認為的宇宙外形大相逕庭。


如果要用語言來形容宇宙的形狀，那麼應該是整體呈現多重鑲嵌模式，具有無限重複出現的扭曲面，曲面間環環相扣，如同科奈裡斯·埃捨爾創作的「圓形極限IV」圖案，同時也與美國工程師P.H. Smith（P.H. 史密斯）創作的「史密斯圓圖」類似，這些藝術作品都使用了週期性的圖形反覆鑲嵌，使得我們可以在一個有限面積的單位圓中產生無限延展和遞增的感覺。儘管這些幾何藝術作品都是在以二維空間進行描繪，但是卻體現出雙曲空間的概念，是一種非歐幾何的空間形態。

比如，在「圓形極限IV」圖案中，週期性出現的連續圖案環環相扣，重複連接形成了一幅由中心至邊緣的無限延展圖形，從二維的平面圖案可以看出中心至邊緣的連續圖案以相同的收縮係數縮小，並在邊緣位置區域無限，但是這樣的圖形在雙曲空間中卻是另一番景象：從中心至邊緣，環環相扣的重複圖案大小並沒有縮小，而是相同的。由於雙曲空間並不能平鋪，我們就會在雙曲空間的多維圖形中看到扭曲的樣子，就形成了類似綿延山巒波浪式起伏的景象。

從弦理論推出的宇宙外形與我們平時看到的宇宙空間似乎不太一樣，而且天文學家在此之前通過精確測量宇宙微波背景輻射和超新星距離，發現我們的宇宙卻是平坦的，並沒有出現扭曲的跡象。為什麼弦理論預測的宇宙外形與實際觀測的宇宙空間並不符合呢？科學家認為這可能是因為宇宙中還存在一個神秘的因素在其中扮演著未知作用，它就是暗能量。在暗能量的介入下，宇宙的膨脹速度不斷加快，我們目前還不清楚暗能量是什麼，以及它是從何而來，但是根據愛因斯坦的廣義相對論的數學表達，我們知道其可用於描述宇宙膨脹。

對此，愛因斯坦他的方程中加入一個常數，其被稱為宇宙常數，在哈勃發現紅移現象後，相對論方程中的宇宙常數似乎成為了多餘，但如果將暗能量引入宇宙加速膨脹的進程中，我們會發現該宇宙常數可能扮演著積極的意義。廣義相對論方程能用於解釋宇宙，適用範圍為大尺度宇宙，但是不能描述宇宙大爆炸，而量子論卻只能用於解釋粒子級的問題，在沒有量子引力論尚未完備之前，這些問題的存在也意味著我們無法預測人類為什麼會出現並存在於當前的宇宙中。現階段的量子引力論的主流觀點為弦理論，該理論將量子力學與引力整合到一起。

我們所掌握僅是一個扭曲的時空、如同科奈裡斯·埃捨爾的幾何圖片般不可思議的宇宙形狀解釋、還有一個與暗能量有關的宇宙常數。這個局面使得宇宙物理學家頗為為難，一邊是我們的宇宙在正常運轉著，但是卻缺乏完整的理論解釋；另一邊則是我們提出的理論卻不能描述當前的宇宙。現在，史蒂芬霍金、埃爾托格（Hertog）以及加州大學聖巴巴拉分校的宇宙學家詹姆斯·哈特爾（James Hartle）為此搭建了一座橋樑，他們已經通過使用宇宙常數發現了通往解釋宇宙加速膨脹的道路，這意味著弦理論可能可以描述我們現在看到的宇宙。從上個世紀八十年代開始，史蒂芬霍金與埃爾托格試圖通過尋找量子宇宙的拼圖來繞開廣義相對論的缺陷。

在量子力學中，薛定諤方程解出的波函數可以描述一個量子級物體所有可能的狀態，並將其導向概率問題。史蒂芬霍金與埃爾托格尋找的目標正是一個類似的波函數，通過其我們可以發現由宇宙大爆炸產生的各種「可能的宇宙」的概率。從宇宙「波函數」的角度看，一次宇宙大爆炸可以產生無數個「可能的宇宙」，有的宇宙存演化出了生命，有的宇宙歸於死寂，其中有一個宇宙中演化出了太陽系，在該行星系統中出現的智慧生物被稱為人類，每個可能的宇宙中會出現不同的生命進化模式。

史蒂芬霍金與埃爾托格研究的弦理論並非具有統領作用，與宇宙常數為正值的宇宙之間還存在爭議，後者被認為是不穩定的。建立這樣的宇宙如同將鉛筆豎立起來，在鉛筆處於最大穩定狀態之前可以保持豎立的姿態，但最終還是會倒掉。因此，最成功的弦理論宇宙外形應該如同科奈裡斯·埃捨爾的抽像幾何，並且與為負數的宇宙常數能互相自洽。而史蒂芬霍金最新的研究表明廣義相對論的缺陷可能與弦理論有關。這篇論文由霍金和他的同事埃爾托格進行的關於宇宙「波函數」與負宇宙常數的研究，其中涉及了宇宙加速膨脹之謎。

埃爾托格認為宇宙「波函數」框架下的各種宇宙，與我們的宇宙一樣也存在加速膨脹現象，量子態也包括了各種各樣的宇宙，由於波函數的存在，加速膨脹的宇宙變成最有可能存在的宇宙。根據位於新澤西州普林斯頓高級研究院的科學家胡安·馬爾達切納（Juan Maldacena）介紹：「理解這個問題的關鍵在於將霍金研究小組提出的宇宙『波函數』看做是一種弦理論的特定形式。」埃爾托格則認為這是不僅是一個數學上連接，同時也是一個非常優雅的關聯，將波函數與弦理論聯繫在一起。

一旦他們認為這樣的聯繫被證明是正確的，那麼霍金的研究小組則開始嘗試將宇宙波函數與負宇宙常數整合到一起，他們有成分的理由認為可以借用由弦理論提供的關於宇宙的數學圖形。然而，在以往的觀測中，我們的宇宙似乎是平坦的。對於這個疑問，霍金的研究團隊認為這就如同牛頓定律可以用來解決我們日常生活遇到的運動問題，但是在宇宙大尺度結構上就需要用到愛因斯坦的方程。

同理，在我們平常的觀測中，都是接觸到平坦的宇宙，看到平坦的空間，但最終還是要以類似科奈裡斯·埃捨爾的超現實幾何形狀為準。當然，現在將這份研究成果進行發表顯得為時過早，霍金研究小組的科學家希望能提出更為完善的弦理論宇宙模型，現階段的研究顯得過於簡化，而接下來的細化擴展將是該理論能否成功的關鍵。