宇宙如此神秘，人類真的了解宇宙嗎？據(jù)上世紀(jì)天文物理學(xué)家的推測，宇宙的誕生源自大爆炸。

這一假說先后經(jīng)過哈勃、伽莫夫等物理學(xué)家的發(fā)展，已經(jīng)被世界廣為認(rèn)可，并逐漸得出宇宙起源假說。

后人也一直在這個基礎(chǔ)上對宇宙進(jìn)行觀測和研究，但至今為止，人類的認(rèn)知依舊是有限，人類對宇宙的探索是永無止境的。

探索宇宙是人類一生的命題

那么宇宙究竟有多大？宇宙之外還有些什么存在？人類對宇宙的觀測到了什么地步？粒子視界下的宇宙又是什么樣的？

在人類已知范圍內(nèi)，宇宙規(guī)模已達(dá)到直徑920億光年，但比起宇宙之外的浩渺空間而言，宇宙真的像原子一般渺小嗎？

宇宙究竟有多大？

宇宙有多大？這個問題簡單又復(fù)雜，簡單在于只需要回答一個數(shù)字，復(fù)雜在于人類找不到真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)字。

根據(jù)光在宇宙中傳播的時間和速度，科學(xué)家們計算演繹出，宇宙可觀測范圍的半徑約為460億光年，直徑即為920億光年。

從內(nèi)向外展示了在觀測尺度中的宇宙景色

這個數(shù)字是非?？鋸埖模€在人類的認(rèn)知范圍之內(nèi)，但宇宙只有這么大嗎？

不同的科學(xué)家對這個問題的看法各有不同，但若是從大爆炸這個角度看，宇宙大爆炸約是發(fā)生在138億年之前，爆炸之后物質(zhì)不斷膨脹，相互之間朝不同方向不斷運(yùn)動。

宇宙大爆炸示意圖

物質(zhì)在運(yùn)動過程中與周圍物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成不同天體，又構(gòu)成不同星系，最終才組成整個宇宙。

如今哈勃望遠(yuǎn)鏡可以觀測到距離地球130億光年之外，但這并不是宇宙的邊界。

隨著“發(fā)現(xiàn)號”航天非常一起飛入太空的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡

因?yàn)樵诒ê蟮倪@138億年里，宇宙仍然處在不斷膨脹的狀態(tài)中，星系的位置也在不斷變化。

所以我們今天觀測到的星系或許不久之后就無法觀測到，這些星系不是消失在宇宙中了，而是消失在我們可觀測的范圍中了。

既然我們已經(jīng)知道了宇宙在不斷膨脹，那么研究者們是否可以根據(jù)宇宙膨脹的速度，來推測宇宙的大?。?/span>

答案是很難，根據(jù)“光行時”，科學(xué)家們計算出可觀測宇宙的半徑大約在460億光年左右，但既然有可觀測的部分，就有不可觀測的部分，而這一部分是當(dāng)前技術(shù)到達(dá)不了的領(lǐng)域。

宇宙之外是一切的未知

宇宙之外有什么？

根據(jù)哈勃定理，距離我們越遠(yuǎn)的星系退行速度越快，所以只要星系距離我們夠遠(yuǎn)，其退行速度就會超過光速。

空間內(nèi)的物體移動變化看起來會比光速快，但實(shí)際上移動的是空間而不是物體本身。

這種變化最終將會導(dǎo)致遠(yuǎn)離視界的天體會變得無法觀測，因?yàn)楣馑贈]能突破這種距離變化，從而限制了我們可觀測宇宙的大小。

也就是說，很有可能還有很多星系的光從未傳到過地球上，地球人類也永遠(yuǎn)無法觀測到這些遙遠(yuǎn)的星系，它們很多可能存在于可觀測宇宙之外的不可觀測部分之中。

科學(xué)家們認(rèn)為可觀測宇宙中可能有2萬億個星系

按照人類目前發(fā)科技水平，我們很難推斷出不可觀測宇宙的大小，也不可能知道里面星系的分布。

另外，物體運(yùn)動也不可能超過光速，這種空間尺度的膨脹即便是光速也無法追趕。

目前科學(xué)家們也無法確定宇宙中的這種膨脹是否會停止，但如果這種膨脹是永無止境的，宇宙中的物質(zhì)就會越來越分散，而到了一定程度時，我們目前可觀測到的星系也會消失，地球就會真正孤獨(dú)的存在于這片宇宙了。

目前為止，宇宙還一直在膨脹中

現(xiàn)在讓我們回到宇宙膨脹上來，隨著時間的推移，構(gòu)成宇宙的空間就會出現(xiàn)更多變化，包括空間中的物質(zhì)和能量。

不乏有人提出“宇宙細(xì)胞化”，我們存在的宇宙可能只是空間宇宙的其中一個，它被一個更大的空間所囊括。

或者在更高維度的空間中，宇宙也會發(fā)生重疊，這些我們都不得而知。

宇宙邊界究竟是什么樣子？科學(xué)家們也有過很多預(yù)測，其中有一種說法是：宇宙很可能像細(xì)胞分裂一樣，作為宇宙整體的一部分而產(chǎn)生。

用細(xì)胞構(gòu)成的宇宙？

也就是說，宇宙跟宇宙之外相比，就像一個細(xì)胞那么渺小，甚至只是個原子而已，若果真如此，那么宇宙之大實(shí)在是太可怕了。

人類看到的宇宙有多少？

根據(jù)科學(xué)家們的觀測，宇宙在可觀察范圍內(nèi)，尺度已經(jīng)達(dá)到了920億光年，推測科學(xué)家們認(rèn)為，在可觀測宇宙中，可能存在2萬億個星系。

令人震驚的是，這還不是全部，如果從宇宙本身這個概念出發(fā)，我們所了解到的宇宙規(guī)模實(shí)際上相比宇宙之“外”，如同原子一般小。

可以這么說，從可觀測的角度看，宇宙中的任何一個位置都可以作為觀測中心，但不論從哪里觀測，宇宙都找不到邊界。

宇宙或許就沒有邊緣

人類對宇宙的觀測是有限的，這種有限不是被觀測限制了，而是被“光”限制了。

在物理學(xué)上，光速是299792458米/秒，由此可見光速也是有上限的。

光速的上限決定了信號的傳輸也存在著一個最遠(yuǎn)距離，由于沒有信號傳過來，一旦超過這個距離，就檢測不到任何信息。

這一情況的存在直接影響了人類對宇宙的觀測和研究，與科技局限不同的是，如果是科技受限，在未來還可以尋求突破的方法，但光速的上限是完全無法人為提高的。

人類目前可觀測范圍內(nèi)的宇宙，都是以地球?yàn)橹行恼归_的。例如我們所處的太陽系直徑大約在2萬光年，若以當(dāng)前人類最快的速度飛行，可能要花上一個世紀(jì)都不一定能夠飛出太陽系。

人類想象中能飛出宇宙

如果我們永遠(yuǎn)都被限制在速度上面的話，人類可能窮極一生都無法探尋到宇宙邊界。

粒子視界下的宇宙是什么樣的？

何為粒子視界？這里需要說明的是，粒子視界是觀測者所能看到粒子光的最大范圍。

為了方便理解，可以與地平線相類比，地平線是指地面與天空的分界線，而粒子視界則是宇宙可觀測區(qū)域和不可觀測區(qū)域的分界線。

粒子視界

自宇宙形成之際，宇宙中存在的物質(zhì)之間就有一定距離，不論是在天體與天體之間，或是星系與星系之間。

如果從宇宙大爆炸理論出發(fā)，宇宙依然處在不斷膨脹的狀態(tài)中，那么物質(zhì)之間的距離就會不斷變大。

人類在觀測宇宙時，通常是處在一個相對靜止的狀態(tài)，然而物質(zhì)的運(yùn)動卻是絕對的。

所以，只要運(yùn)動存在，距離會一直存在。

太陽系行星位置以及距離

不難想象，天體與天體之間的距離，就像背道而馳的汽車，會隨著運(yùn)動時間的增加而增加。

從二維角度看，天體之間的直線距離在不斷增加；從三維角度看，其位置在不斷變化更新。

所以說，宇宙中一切物質(zhì)的運(yùn)動變化都具有同時性，它們運(yùn)動的距離在物理意義上稱為“共動視界”，時間單位被稱為“共形時間”。

美麗神秘的宇宙

至今為止，人類能探尋到的宇宙，其實(shí)只有920億光年，數(shù)字雖然龐大但尚可接受。

然而人類看到的宇宙之外還是宇宙，這個范圍和邊界是人類永遠(yuǎn)到達(dá)不了的。

如此看來，“宇宙細(xì)胞化”并不是毫無道理，它更像是一個形象的比喻。

如果說整個宇宙是一個龐大的體系，那么可觀測宇宙確實(shí)小得如同原子的存在。

原子形態(tài)

但值得一提的是，如果可觀測宇宙的范圍持續(xù)擴(kuò)大，遲早有一天它會“成長”為更大的粒子。