本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
「表觀視界」可能是未來人類的極限。
關於宇宙的邊界你需要知道兩件事：①宇宙正在膨脹；②膨脹速度超過光速
關於人類能不能知道宇宙的邊界只取決於人類所能接收到的宇宙信息。
換句話說，如果宇宙不想告訴我們這個信息，我們只能幹瞪眼。
圖：我們的信使——哈勃望遠鏡
各向同性
每當我們仰望寬廣的星空，都不禁會想這宇宙到底有多大。早期的人類也想了解宇宙的空間維度，它們通過對星空進行觀測發現了一件事，無論從哪個方向看去，物質的總量都差不多。這讓它們意識到地球可能是宇宙的中心，這就好比一隻螞蟻站在盤子中央四處張望，發現四處的盤景都差不多。
如今我們知道地球在宇宙中是一顆再平凡不過的行星，之所以四處望去都一樣是因為宇宙太廣闊，地球在宇宙中連塵埃都算不上。這就像是盤子中的螞蟻換成細菌，它即使不在中心，而在盤子的任意一處，在它的可見範圍內都是一樣的。關鍵是這個盤子還在逐漸變大，變大的速度超過光速，細菌追不上這個速度，細菌的視野也追不上這個速度，所以細菌永遠無法知道這個盤子到底有多大，它的邊界在哪裡。
2003年，哈勃望遠鏡朝著宇宙中我們所見最暗的星空持續了113天的曝光，拍下了黑暗中的景象。
拍攝區域大小就如同一粒米放在離你20米遠的桌上，然而即使在最黑暗的地方也是漫天星系。天文學家把宇宙四處望去都差不多的性質，叫做「各向同性」，所以我們就是那個盤子中的細菌，那細菌的視野範圍有多大呢？
宇宙中的第一束光
了解過天文學的都聽說過幾個數據：138億年前誕生，930億光年可觀宇宙，還有一個不常見的300億光年。
138億年前說的是宇宙誕生的時間——宇宙大爆炸理論。300億光年說的是哈勃望遠鏡觀察到的最遠的GN-z11星系距離我們134億光年，於是人類能觀察到的最遠範圍直徑就大約為300億光年。930億光年是我們所能看到的極限，也就是人類宇宙認知的邊界。
有人可能會問你看到最遠的是300億光年，為什麼可觀測宇宙是930億光年？這要從宇宙的第一束光說起。
在我們印象中，物體爆炸的瞬間都會伴隨著熾熱的光，一個瞬間衝向四面八方，但宇宙大爆炸的早期更像一個充滿黑暗的「啞雷」。宇宙大爆炸的早期，空間中濃密的像一鍋粥，大量的質子，中子，電子緊密的靠在一起，光子根本找不到出路，只能被擋在裡面。如果此刻你站在外面根本看不到裡面發生了什麼，有點像你站黑洞邊上往裡面望去。
隨著宇宙的膨脹，在38萬年後宇宙變得不那麼擁擠了，光快速的跑了出來。不過，這些光追不上宇宙膨脹的速度。此刻狀況就好比一個氣球套著一個氣球，裡面的氣球是充滿光子，但是外面這個氣球超光速膨脹，光子氣球永遠追不上外面的氣球。
這些光子是宇宙大爆炸的餘暉，是宇宙第一束光，它也就是我們經常說的「宇宙微波背景輻射」簡稱CMB。
因為「光速不變原理」，通過CMB和光譜分析可以得到精確的宇宙膨脹速率，也就是哈勃常數，而它的倒數就是宇宙的年齡。
可觀宇宙
CMB是真正的「古董」是我們所能捕捉到的時間最久遠的光，達到了138億年，如果是這麼算的話「光球」覆蓋的宇宙範圍直徑正常應該在276億光年，但不要忘了外面還有一個球。宇宙的膨脹並非僅僅是氣球的表皮在向外擴張，而是氣球內的空間也在整體擴張。
所以外球在被「吹」大的同時，也使得裡面這個「光球」加速膨脹，所以在兩個「球」的作用下，「光球」半徑達到了461億光年。還有一部分就是我們還在努力研究的引力波探測手段，簡單來說兩個黑洞相互旋轉就會引力場就會相互疊加產生強大的引力波，通過廣義相對論我們知道引力波是時空的漣漪，所以如果可以通過探測微小的引力波來判斷時空的情況，那麼我們可觀測距離就可以延伸大約4億光年，所以總計大約能達到465億光年，即可觀測宇宙的直徑為930億光年，這就是人類的極限。
而光球之外沒有光，回傳信息，這就是宇宙給人類設置的「枷鎖」。突破可觀測宇宙無法利用技術來實現，這遠遠比在大自然面前的人類，還要渺小的多得多。
表觀視界
有人可能會想，光球不也一直再無限擴大，光球擴大了，我們的可觀宇宙不就大了？的確，可觀宇宙可以隨著宇宙膨脹而擴大，但是只要空間的膨脹速度大於光速，即空間內的物質退行速度超過光速，那麼對於我們來說這個空間就是不可見的。
宇宙膨脹速率與距離成正比而我們的信息來源受到光速的制約。當可觀測宇宙（光球）的邊界隨著宇宙膨脹，它離我們的距離會越來越大，所以速率也會越來越快。在某一時刻可觀宇宙邊界的膨脹速度超過光速，從那以後我們將慢慢失去光球內的信息。我們把這個光速膨脹的臨界點叫做可觀視界，如同下圖，產生的宇宙景象正好與黑洞的視界相反，舉兩個例子說明一下。
恆星例子：一開始我們可以看一直觀察一顆恆星，隨著宇宙膨脹，這顆行星距離我們越來越遠，它的退行速度不斷地增加，當有一天這顆恆星的退行速度超過光速，那麼恆星發出的光即使方向向著我們，但是它也會隨著空間的超光速膨脹，離我們越來越遠，再也到達不了地球，於是我們再也看不到這顆星球。
根據哈勃定律，我們可以算出退行速度超過光速的邊界為半徑620億光年，人類如果還能活著，這就是未來可能看到的極限，也是宇宙給我們設立的第二道「枷鎖」。
如果你沒聽明白我再給你舉氣球的例子：這次需要三個球，大氣球套光氣球，光氣球套鐵氣球。
原來兩個氣球不斷的膨脹，裡面的光球（可觀宇宙）也不斷的膨脹，突然有一刻光球的膨脹速度超過的光速。同時光球內生成了一個鐵球（紅色部分）。
這個鐵球一開始緊貼著光球膨脹，光球超光速膨脹的瞬間，鐵球會停止膨脹。光球繼續超光速膨脹，鐵球只能望著光球沒入黑暗，因為光球與鐵球之間的空間超過了光速，裡面的信息永遠無法再傳回來，這個鐵球就是人類無法逾越的宇宙屏障。
總結
人類獲取信息依靠光，因為宇宙膨脹速度超過了光速，所以人類目前可觀測宇宙的直徑930億光年，未來當光球也超光速膨脹，那麼人類會被鎖死在表觀視界中，然後再遠我們就什麼也不知道了，所以結論是「不知道」！