光速飞行，也要465亿年才能到达可观测宇宙边界，宇宙有尽头吗？
综述
此前，许多新闻报道指出，旅行者一号探测器已经飞抵太阳系边界，这是目前人类探测器飞到的最远的地方，然而在太阳系之外还有银河系，银河系之外还有无数的河外星系，宇宙到底有多大？宇宙的尽头到底是什么？没有一个人能给出肯定的答案。
思考宇宙从何而来比思考人类从何而来还要艰难百倍，毕竟我们只能站在地球这一个渺小的像素点上，去观测宇宙，我们以为自己抬头看到的夜空就是整个宇宙了，殊不知那可能只是宇宙的冰山一角。
但是值得高兴的是，虽然我们短暂的寿命使得我们连飞出太阳系的机会都没有，但是依靠智力制造的工具，文明却可以看到一个有限的宇宙大小，我们将其称为“可观测宇宙”。如果想要抵达可观测宇宙的边界，即使以光速前进，也要飞465亿年。然而在那个边界之外，还有无边无际的宇宙。
宇宙的起源
关于宇宙的诞生，从古代开始，人类就有了推测。比如在《淮南子·原道训》当中是这样说的，“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”不得不说古人的科技虽然不够发达，但是对于一些未知事情的定义却非常精准，短短一句话便向大家说明宇宙就是由上下的空间和古今的时间构成。在现代科学的发展下，天文学的观测越来越发达，人们甚至可以看到150亿年前宇宙的历史，不过对于“宇宙大小”的概念还是无法理解。
现在广受认可的宇宙来源理论，就是爱因斯坦的“宇宙大爆炸”理论，他指出宇宙起源于一场大爆炸，时间和空间二者作为可以无限延伸的物质都源于这场爆炸，宇宙当中一切的天体、星系等系统，也是在大爆炸之后形成的。并且认为宇宙在大爆炸之后，依旧处于无限膨胀的状态，这种膨胀的速度是超过光速的。而光速无疑是现在人类发现的宇宙中最快的速度，这就意味着超越光速膨胀的宇宙，永远不会被人观测到边界点。
因此大爆炸宇宙论的主要观点是，宇宙爆炸发生在一个“奇点”上，在爆炸之后向四面迸发，整个状态是由热到冷、由密集到稀疏的，并且自爆炸起始它一直都处于膨胀的状态。
爆炸后的10-43秒被称为普朗克时期，这一时期原子核半径为10-23厘米，密度1090千克/厘米，温度为1032度。
465亿光年的可视宇宙
我们现在观测到的宇宙边缘是天文学家观测到的可视宇宙的边缘，这种观测基于人类现在对宇宙年龄的定义，也就是138亿年，从这里开始可视宇宙最远的地方距离我们465亿光年。观察现今宇宙可视距离，已经成为了一门独立的学科，叫做观测宇宙学。
观测宇宙学主要基于以下几个系统性特征进行研究，第一个就是河外天体的谱线红移，这是在人类研制出红外望远镜之后发现的，大部分的天体都有红移现象，红移表现了各个星体在宇宙膨胀作用之下逐渐远离，也就是你现在抬头能看到的某一颗星星，若干年后就看不见了，但它不是消失了，只是在我们的可观测视野里不见了。
经过研究发现，各种谱线的红移量是相等的，红移量与视星等之间、红移量与星系角径之间存在着系统性的关系。
第二个也是最为重要的一个，就是微波背景辐射，它指的一般是宇宙学中大爆炸残留下来的辐射，按类型来说是热辐射。它被认为是宇宙当中最古老的光，就是在大爆炸那一刻产生的。但是由于宇宙的范围过于巨大，所以我们观测到它时，已经过去了很久。
基于这一理论，科学家们推测出了宇宙的大致年龄以及我们能看到的最远宇宙位置，哪怕我们的飞行器以光速飞行，抵达那里也需要465亿年。
此外还有天体时标和氦丰度作为主要依据。天体时标指的就是目前可观测天体的坐标和年龄，比如说一些年龄较大球状星团的年龄都在100亿年以上，一直发光发热的太阳年龄也不到50亿年，由此进行推断宇宙当中年龄最大的天体大约在200亿年左右。
氦丰度则是科学家根据研究各个天体内氦元素的占比，发现氢元素和氦元素总和占总星体元素质量的99％，多个天体都类似。在这种共性的条件之下，去推断宇宙演化和天体系统的形成，建立出相关的模型。
宇宙标准模型正是诞生于这种情况下，它指以弗里德曼宇宙模型为基础，后来经过了伽莫夫的运用，用来解释宇宙大爆炸理论和宇宙起源演化的基本模型，是一种受主流认可的宇宙模型。其中关于宇宙背景辐射、中微子代数、红移本原、星体和类星体的演化以及星系起源都做了解释，并且经过现代宇宙观测学发展观测到的证据，都证明了这一宇宙模型的科学性。
宇宙观测历史
本文开头就提到，人类对于宇宙的观测于很早之前就开始了，只不过那时候并未确切地提及到大小、范围、年龄等问题，但是毫无疑问的是古人都认为宇宙是无限大的，比如张衡所说的“宇之表无极，宙之端无穷”等等。很难想象，在几乎无科技的时代，古人是怎样认识到这一点的。
不过确实不能小看哲学家和文学家的想象力，他们单靠望向天空遐想，就说出了后世观测到的许多现实。比如说关于星云这个词，并非是近现代宇宙学才出现，而是早在歌德的诗歌中就已经有了，最早的有限无界宇宙模型其实出于但丁的《神曲》。不论是亚里士多德的地心说还是哥白尼的日心说，都让我们看到人类对于宇宙的观测认知是在不断地更新、改变和完善的。
望远镜的出现无疑是给人类对宇宙的想象插上了飞往现实的翅膀，比如说伽利略就用自制的望远镜发现了太阳黑子、木星的卫星和遥远星河当中无数闪耀的恒星。再到后来赫歇尔建立了银河系模型，将人类对于宇宙大小的认知推出了太阳系。1923年，哈勃望远镜的使用又将我们带到了另一个层次。我们发现宇宙当中有着众多的天体，银河系之有有着无数的星系，它们层层叠叠，交织在一起，构成了包罗万象的宇宙。
我们内心当中认为宇宙是有限的，是因为无法跳脱出固有的认知，在人类看来时间在流逝，生命有长短，万事万物皆有因有果，怎么会有一样东西是没有尽头，没有结局的呢？
牛顿与我们有着同样的看法，在牛顿看来宇宙空间是有限的，另一位科学家莱布尼茨则指出星体是在宇宙中均匀分布的。但是现在这两种说法都已经被推翻了。
诚然，我们观测宇宙一定要“跳出宇宙之外”，不过宇宙之外到底在哪，那里又有什么？新的问题再度出现了。
爱因斯坦在广义相对论的概念之下，建立了假设静态的宇宙模型，这一模型是无限无界、平直静态的，在此之上发表了引力场的相关方程进行论证，可以说这是人类首次将观测宇宙大小从哲学、神学和感知层面拉到了可以理性解读的科学层面把。
这之后荷兰文学家德西特基于爱因斯坦的宇宙模型基础上建立了新的宇宙模型，他认为宇宙是封闭的。直到1965年时，无线电专家观测到了宇宙微波北极辐射，人类建立了“可视宇宙”这一说法那也是我们第一次看到了138亿年之前宇宙大爆炸的余晖。
霍金有限无边界宇宙理论
霍金是继爱因斯坦之后又一位伟大的物理学家，对于宇宙的大小边界问题，他也有着自己的看法。他在上世纪80年代时，提出了宇宙无边界学说。
霍金认为时空是有限而无界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动，宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定。
在这种观点之中，过去神学或者哲学层面那个形而上学的神是虚构的，宇宙的形成和演化从来都不需要这样一双“神之手”进行推动。
因此在霍金的理论当中，宇宙边界出现的条件其实就是没有条件，我们可以将它视为一个球体，没人能说球体之上有边界，只有在切开球体之后才能看到边界，但是如果合上，边界就又神奇的消失了。
在这一理论当中就提到了时空曲率，时空曲率使得空间的方向和时间的方向总会产生相交，形成一个封闭的表面。霍金甚至将它们类比于地球的表面，指出地球虽然能够计算出准确的表面积，但是没有边界和边缘的存在，这就是为什么麦哲伦在环球旅行之后，没有落入地球之外，而是又回到了那个原点，这一原点就是霍金与彭罗斯证明的“宇宙奇性定理”。
这种概念之下，更证明了我们能观测的地方仅仅是全宇宙的一小部分，在这边界之外还有着更大的宇宙，只不过那里发出的光无法传递到地球，所以我们无法观测到它的存在。而闭环式的说法，就意味着如果你在宇宙当中旅行，只要你的时间足够长，那么总有一天你会回到起点，因为宇宙本身就是一个有限无界，没有尽头、看似平直实际是弯曲的空间。
结语
或许这一类对于宇宙的假想和推论，在多数人看来是在做无用功，甚至许多科学家沥尽心血、终其一生都无法证明一个理论，或者说那个理论本身就是错的。但是井蛙尚且知道望天，何况是一直在热衷追溯根源、异常坚韧的人类呢？我们观测到的宇宙范围也许会随着现代科技的发展不断扩大，等到那时，大家说不定会看到在现有“宇宙”之外的那一个宇宙是什么模样。
我们的世界是三维的，宇宙的空间确是多维的，这就代表我们大多数人跳脱不出惯性思维的万物有限有界看法，不过那又如何呢？坚持有界就将465亿光年之后的地方视为边界，坚持无界那么恭喜你跳出了思维的桎梏，所有的科学正是源于这种挣脱枷锁的思维延伸。所以说，人类的想象力足以让我们站在尘埃之上，却可观望广袤宇宙。
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