就我們所知，宇宙沒(méi)有邊界?？臻g向四面八方無(wú)限延伸。此外，星系占據(jù)了整個(gè)宇宙的空間。這個(gè)結(jié)論是通過(guò)邏輯上結(jié)合兩個(gè)觀察結(jié)果得出的。

公共領(lǐng)域圖片，來(lái)源：NASA/JPL-Caltech/ESO/Univ. of Michigan.

首先，我們能看到的宇宙部分在宇宙尺度上是均勻平坦的。宇宙的均勻性意味著星系群在宇宙尺度上分布得或多或少是均勻的。宇宙的平坦性意味著時(shí)空幾何在宇宙尺度上不是彎曲或扭曲的。這意味著宇宙不會(huì)像球體的表面那樣纏繞和連接自己，從而形成一個(gè)有限的宇宙。宇宙的平坦性實(shí)際上是宇宙均勻性的結(jié)果，因?yàn)榧械馁|(zhì)量集合導(dǎo)致時(shí)空彎曲。

衛(wèi)星、行星、恒星和星系都是質(zhì)量集中的例子，因此它們確實(shí)會(huì)扭曲周圍區(qū)域的時(shí)空。然而，這些天體與宇宙的規(guī)模相比是十分小的，以至于它們引起的時(shí)空扭曲在宇宙尺度上可以忽略不計(jì)。如果你為了得到宇宙質(zhì)量分布的大規(guī)模表達(dá)式而把宇宙中所有的衛(wèi)星、行星、恒星和星系平均起來(lái)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是常數(shù)。

第二個(gè)觀察結(jié)果是，我們所處的角落在宇宙中并不特殊，也沒(méi)有什么不同。由于我們所能看到的宇宙部分是平坦而均勻的，并且我們所處的宇宙角落并不特殊，所以宇宙的所有部分都必須是平坦而均勻的。宇宙要想處處平坦一致，唯一的方法就是宇宙是無(wú)限的，沒(méi)有邊界。對(duì)于我們?nèi)跣〉娜祟惔竽X來(lái)說(shuō)，這個(gè)結(jié)論很難理解，但從科學(xué)觀察來(lái)看，這是最符合邏輯的結(jié)論。如果你永遠(yuǎn)讓宇宙飛船在太空中直線飛行，你永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)一堵墻，一個(gè)邊界，一個(gè)邊緣，或者沒(méi)有星系群的區(qū)域。

但是，如果宇宙是在大爆炸中產(chǎn)生的，它怎么會(huì)沒(méi)有邊緣呢?如果宇宙一開始的大小是有限的，難道它不應(yīng)該仍然是有限的嗎?答案是宇宙一開始并不是有限的。宇宙大爆炸并不像桌子上的炸彈爆炸并膨脹到滿屋子都是碎片。宇宙大爆炸并非發(fā)生在宇宙的某一點(diǎn)。它同時(shí)發(fā)生在宇宙的任何地方。因此，宇宙大爆炸的殘余，即宇宙微波背景輻射，在太空中無(wú)處不在。即使在今天，我們可以看到在宇宙的任何角落都有宇宙微波背景輻射。

宇宙的爆炸膨脹不是一個(gè)物理物體膨脹到太空的情況。相反，這是一個(gè)空間本身在膨脹的例子。宇宙最初是一個(gè)無(wú)限大的物體，后來(lái)發(fā)展成一個(gè)更大的無(wú)限大的物體。雖然人類很難理解無(wú)窮大，但它是一個(gè)完全正確的數(shù)學(xué)和科學(xué)概念。事實(shí)上，對(duì)于一個(gè)無(wú)限大小的實(shí)體來(lái)說(shuō)，它的大小的增加在科學(xué)上是一個(gè)完全合理的概念。

要注意的是，人類只能看到整個(gè)宇宙的一部分。我們稱這部分為“可觀測(cè)宇宙”。因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣仁怯邢薜模怨鈧鞑ヒ欢ǖ木嚯x需要一定的時(shí)間。宇宙中的許多點(diǎn)離地球十分遠(yuǎn)，以至于從這些點(diǎn)發(fā)出的光還沒(méi)有足夠的時(shí)間到達(dá)地球。由于光以盡可能快的速度傳播，這意味著沒(méi)有任何類型的信息或信號(hào)有時(shí)間從這些遙遠(yuǎn)的點(diǎn)到達(dá)地球。這些地點(diǎn)目前基本上在我們的觀察范圍之外，即在我們可觀測(cè)的宇宙之外。宇宙中的每一個(gè)位置都有它自己的觀察范圍，超出這個(gè)范圍它就觀察不到了。由于我們可觀測(cè)的宇宙不是無(wú)限的，所以它有一個(gè)邊界線。

這并不是說(shuō)在我們可觀測(cè)宇宙的邊緣有一堵能量墻或一個(gè)巨大的裂縫。這條邊界線只是簡(jiǎn)單地標(biāo)記了地球人目前能看到的位置和我們目前不能看到的位置之間的分界線。雖然我們所觀察到的宇宙有邊界線，但宇宙作為一個(gè)整體是無(wú)限的，沒(méi)有邊際。

隨著時(shí)間的推移，空間中越來(lái)越多的點(diǎn)有時(shí)間讓它們的光到達(dá)我們這里。因此，我們可觀測(cè)的宇宙在不斷地變大。因此，你可能認(rèn)為，在一段永恒的時(shí)間之后，整個(gè)宇宙將被人類觀測(cè)到。然而，有一個(gè)復(fù)雜的因素阻止了這點(diǎn)。宇宙本身仍在膨脹。雖然目前宇宙膨脹的速度沒(méi)有大爆炸時(shí)那么快，但它同樣真實(shí)且重要。由于宇宙的膨脹，所有的星系群都在不斷地遠(yuǎn)離彼此。許多星系離地球很遠(yuǎn)，宇宙的膨脹使它們以比光速還快的速度遠(yuǎn)離地球。

雖然狹義相對(duì)論阻止了兩個(gè)相近物體的相對(duì)速度超過(guò)光速，但它并不能阻止兩個(gè)遙遠(yuǎn)的物體由于宇宙膨脹而以超過(guò)光速的速度彼此遠(yuǎn)離。由于這些遙遠(yuǎn)的星系正在以比光速還快的速度遠(yuǎn)離地球，所以無(wú)論我們等多久，這些星系發(fā)出的光都不會(huì)到達(dá)我們這里。因此，這些星系總是在我們可觀測(cè)的宇宙之外。另一種說(shuō)法是，雖然可觀測(cè)宇宙的大小在增加，但實(shí)際宇宙的大小也在增加?？捎^測(cè)宇宙的邊緣無(wú)法跟上宇宙的膨脹，以至于許多星系永遠(yuǎn)在我們的觀測(cè)之外。盡管觀測(cè)能力有限，宇宙本身仍然沒(méi)有邊際。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. wtamu

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處