宇宙的邊界是怎樣形成的（宇宙有邊界嗎愛因斯坦）

2023-04-20 16:41:54

現代宇宙學始於上世紀初

在科學家的不斷深入研究下，有關宇宙的謎題漸漸清晰，但包括愛因斯坦在內的一眾物理學家在一開始都認為宇宙是靜止且永恆的，時間和空間都沒有盡頭。

直到1929年，美國天文學家埃德溫哈勃發現所有星系都在互相遠離，它們並非是靜止不動的。結合觀測事實和相關研究，人們這才認識到宇宙不是永恆的，同地球上的萬物一樣，宇宙也有始有終。

但宇宙是否存在邊界呢？

要探索宇宙的邊界，就要從能夠觀測到的宇宙談起，由於光在宇宙中充當著信使的角色，且光的速度是恆定的，所以通過光到達地球的時間就可以推算出地球與天體之間的距離，比如地月距離測定就是靠雷射來完成的。

對於那些系外恆星和星系們，天文學界採用的是光譜測距，因為恆星表面光的顏色不是一成不變的，而是會隨著時間的推移改變顏色。

天文學家可以基於它們的顏色，推算出恆星從誕生起共發出了多少能量，通過比較恆星的真實亮度和從地球看過去的亮度差異，推算出它們到地球的大概距離。

然而對宇宙來說，光速還是太慢了

每秒30萬公裡的光速，根本不足以將信息傳遞到可觀測宇宙的每個角落，因此人類永遠也無法看到宇宙的全貌，此外由於宇宙時空的超光速膨脹，145億光年外的星系退行速度就正式超過光速了，所以超過這個距離的星系就等同於和人類失聯。

宇宙誕生138.2億年後的今天，能被人類文明到達並聯繫上的星系，只佔了可觀測宇宙內星系總量的3%，未來隨著宇宙空間的加速膨脹，這一佔比還會繼續下降。

直徑930億光年的可觀測宇宙，只是目前我們能看到的宇宙而已，並不是真實宇宙的邊緣，在我們看不見的黑暗之處宇宙仍在擴張，而且擴張的速度遠遠超過光速，所以說宇宙並不存在邊界，至少不存在觀測意義上的邊界。

從可觀測宇宙向下逐級放大，我們會看到這樣一副景象：

在百億到十億光年的尺度上，超星系團會成為宇宙長城的節點，綿延幾十億上百億光年的宇宙長城組成的網狀結構，被佔比近七成的暗能量分割。

將視野縮小十倍，距離拉到了1億光年，中心密集的星系開始變得清晰起來，銀河系正位於拉尼亞凱亞超星系團內的室女座超星系團中。

1000萬光年尺度下，本星系團和本星系群開始顯現出來，直徑18萬光年的銀河系基本輪廓也能隱約辨認出來。

百萬光年到十萬光年尺度上，銀河系將成為視野主體，我們的太陽系就位於其中的獵戶座旋臂上，10光年到1光年尺度上，太陽將和周圍恆星一起置身於本地泡中，這個尺度再往下就是渺小如塵埃般的地球了。

根據愛因斯坦的廣義相對論

我們宇宙的最終形狀很可能跟地球類似，屬於一個有界無邊的球體，具體來說是一個閉合的四維超球體，因此就像輪船無法離開地球，只能不斷回到原點一樣，未來人類駕駛飛船一直朝一個方向飛，最後大概率也會回到起點，因為不論是人類還是飛船都是三維物體。

就像離開地球必須用火箭在另一個方向發力一樣，未來人類想跳出目前的三維宇宙親眼看見宇宙的全貌或者說邊界，也得先進入四維空間才行。

然而針對四維，人類目前還一無所知

愛因斯坦晚年研究的大統一理論如果成功，如果真把四大基本力融合到一個框架內，找到了宇宙的內在相似性，那麼也許人類真的能突破維度桎梏進入高維空間，進而看到宇宙真實的邊界形狀。

可惜愛因斯坦直到去世也未能完成他的理論，更可惜的是，直到今天物理學界也始終沒再出現類似愛因斯坦這樣的物理學家。

選自博主：@宇宙觀察​