可觀測宇宙到底指什麼?真正的宇宙有多大?

「四方上下曰宇，宇雖有實，而無定處可求；往古來今曰宙，宙雖有增長，不知其始之所至」，這段話對宇宙有一個很好的描述，廣義上來理解宇宙就是時間空間加上物質構成的一個整體，這一點非常好理解，但是時間和空間上的邊界問題就困擾了科學家很久。

大部分科學家都不喜歡那些飄渺無限的東西，目前的主流觀點認為宇宙誕生於138.2億年前的奇點大爆炸，隨著漫長時間的演化，目前的可觀測宇宙直徑已經達到了930億光年，從這個理論可以找出時間和空間的起點，同時找出空間「臨時的終點」，這個所謂「臨時終點」就是暫時可觀測的宇宙範圍。

宇宙的演化模型

宇宙學問題是最抽象也是最難以研究的，想像一下人類是地球上發展了幾十萬年的小生物，在上個世紀中葉之前甚至都無法飛出地球，要想去研究諾大的宇宙，連從哪裡下手都不知道。大約400年前伽利略第一個把望遠鏡指向了天空，同時他也有所發現，那就是在木星的周圍出現了四顆繞行的小天體，現在把它們稱之為伽利略衛星，也就是木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。

其實伽利略的發現證明支持了哥白尼的日心說，但當時宗教掌握著社會秩序，不允許伽利略站出來表明自己的觀點。但是可以知道從那個時候開始我們就已經在逐漸的認識宇宙，擴展我們的宇宙觀。當我們認識到太陽才是核心，地球繞著太陽在公轉，同時也了解了太陽是銀河系內一顆普通的恆星，在銀河系內有著兩千多億顆類似的恆星。

這個時候就要說哈勃的重要性了，一直以來大部分科學家都認為宇宙是穩態的，但是穩態的宇宙就很難去尋找它的起源，這就涉及到了一個永恆的狀態。愛因斯坦對於穩態宇宙模型也是抱著肯定的態度，即使在用自己的廣義相對論場方程，研究宇宙演化問題的時候，得到了動態宇宙結論，但是為了不打破現有的觀點認知，就在自己的場方程中加入了宇宙學常數。

不久之後哈勃發現了河外星系大部分都是呈現紅移現象，這也表明了宇宙膨脹的事實，愛因斯坦來到哈勃工作的天文臺親自觀看，結果就是後悔不已，這件事情也被愛因斯坦認為是自己一生中最大的錯誤。再加上六七十年代發現的宇宙背景微波輻射，宇宙大爆炸的假說也逐漸的被認可。

可觀測宇宙到底如何理解？

宇宙不斷的在膨脹，並且從目前的結果來看，宇宙膨脹是超光速的，因為138億年的時間已經膨脹到目前的930億光年可觀測直徑。在這裡其實還要提及一個概念，那就是宇宙開始一段時間是在減速膨脹，這個過程是符合我們的認知的，因為從宇宙大爆炸假說來看，最初的瞬間膨脹速度是最快的，但是在自身的引力拉扯下速度會逐漸的變慢。

但實際觀測結果顯示，宇宙一直減速膨脹到大約70億年前，在那之後宇宙開始加速膨脹，那麼這個能量是源自於哪裡？就像是向上扔一個小球，本應該是速度逐漸降低直到開始下降，但實際上卻是加速向上飛一隻飛出外太空，這個時候就要疑問了，這個看不見的手到底是什麼？

科學家最後給出了一個結論，那就是暗能量，宇宙中重要的組成部分，表現出一種斥力的作用，距離越遠效果越明顯。就這樣宇宙一直加速膨脹到今天，目前的可觀測宇宙直徑已經是930億光年了，但這並不是宇宙真實的大小，只不過是在整個時間軸上真正有意義，能和我們產生因果關係的那一部分。

宇宙有大小嗎？是否無限？

其實只要堅持宇宙大爆炸的假說，那麼我們必然知道宇宙是有大小的，是不是難以想像「巴掌大」的宇宙是什麼模樣？

但我們至少要承認，是有那麼一個時期，宇宙大小是可見的。但是現在已經加速膨脹到930億光年，而不可觀測宇宙直徑科學家預估至少在23萬億光年之外，從這點來說宇宙是有大小的。但只要說到宇宙大小的問題，就會有人問出宇宙之外是什麼的問題，只能說目前的科學體系沒有宇宙之外的說法。

有一種理論可以接受宇宙的的無限，就像是人類生存在地球表面，向著一個方向走永遠都沒有盡頭，最多只是繞著地球轉圈，永遠都找不到邊界，這個時候你可能就會認為生活的世界是沒有邊界的。但是從更高維度去看，我們生活的世界就是一個球形，整體上是有界線的。那麼宇宙也可能如此，在更高的四維空間中呈現出有界線的形式，而在我們三維空間中就是永遠都找不到盡頭，更不要談論宇宙的大小了。

未來宇宙的結局

前文已經提到了因為暗能量的存在，宇宙一直都在加速膨脹，在短暫的時間段內，我們認為這個結論是正確的，未來宇宙也會一直沿著這個方向演化，那麼最終的結局顯而易見，從熱力學的角度上也很好理解，宇宙只能是從有序向無序轉變的熵增過程，最終達到最大的無序狀態，宇宙變的一片死寂，不在具有一絲的能量。

當然還有觀點認為，宇宙的加速膨脹也許是暫時的，在未來宇宙依然會減速膨脹，最終速度為零開始收縮，也就是大劉科幻小說《大塌縮》中所描繪的那樣，一切重歸「奇點」，開始新一輪的宇宙歷程。

總結

關於宇宙的所有數字沒有科學家敢於打保票就一定是準確的，因為宇宙的時間和空間尺度太過於巨大，即使某一個參數變化了，我們計算出來的宇宙大小和時間都會發生變化，很可能未來的理論越來越完善，對於宇宙的認識也會越來越準確。

文/科學黑洞，圖片來源網絡侵刪。