宇宙有邊界嗎？我們的認知真的很有限

其實，

對萬物的認知，

都是——

從無知到微知，

從微知到中知，

從中知到大知，

從大知到未知……

我們的宇宙有邊界嗎？

從古華夏的天圓地方說到亞裡斯多德的地心說、從地心說到哥白尼的日心說、從宇宙無限說到愛因斯坦的相對論（時空可變），再到當今的宇宙大爆炸學說……

我們對宇宙的認知離不開科技的進步，正是科技的進步，推動了人類對宇宙從無知到不斷認知的深化過程。

我們的宇宙，是圓的還是方的？究竟是怎樣的存在？宇宙是否有邊界？如果有邊界，那麼邊界之外究竟是什麼？我們是否能夠看到宇宙的邊緣呢？

目前對整個宇宙的認識，大多都來源於哈勃望遠鏡，它為我們拍攝了一個我們從未看見的浩瀚宇宙。

哈勃空間望遠鏡（Hubble Space Telescope， HST），是以美國天文學家愛德溫·哈勃為名，於1990年4月24日成功發射，位於地球的大氣層之上的光學望遠鏡 。

2019年5月，哈勃太空望遠鏡科學家公布了最新的宇宙照片——「哈勃遺產場」(HLF)，這是迄今最完整最全面的宇宙圖譜，由哈勃在16年間拍攝的7500張星空照片拼接而成，包含約265000個星系，其中有些已至少133億歲「高齡」。

從距離我們大約6500光年的創生之柱，到距離我們地球2930萬光年的草帽星系，再到距離我們地球3億光年的阿普273……

創生之柱指的是哈勃太空望遠鏡拍攝的在老鷹星雲內圓柱形的星際氣體和塵埃的一張影像。它是在1995年4月1日拍攝的，被Space網評定為哈勃太空望遠鏡拍攝的最佳前十名的照片之一 。

草帽星系(The Sombrero Galaxy)又稱闊邊帽星系、墨西哥草帽星系。是位於室女座，距離地球2930萬光年的Sa-Sb型之旋渦星系，光度 8.7等。因星系中央隆起明亮的核與核附近像草帽的帽簷般向四周輻射散開的宇宙灰塵，使其看起來好似一頂墨西哥草帽而得名。

在哈勃太空望遠鏡升空21周年紀念即將到來之際，美國宇航局(NASA)的天文學家公布了一對相互作用的星系照片，為「哈勃」慶生。這兩個星系外形好似一朵美麗的玫瑰，被稱之為「Arp 273」，位於仙女座，距地球大約3億光年。

那麼哈勃望遠鏡究竟能看多遠？我們能夠觀測到的宇宙究竟有多大？是否能夠看到宇宙的邊緣呢？當然不可以。

我們認知的宇宙是怎樣的？

其實，我們能看到最遠的地方，是以地球為中心以465億光年為半徑的球體區域，這就是我們所能認知的宇宙。

而在465億光年以外，我們永遠無法看見，也無法得知究竟是怎樣的存在。

那麼為什麼我們的視野，被限制在了465億光年以內呢？465億光年以外的宇宙究竟是什麼？

在整個宇宙中，沒有任何有質量的物體能夠超越光速，而我們所能看見遙遠的宇宙，其實都是遙遠宇宙的恆星們發出的光。

這些光經過漫長的時間，穿越深邃的宇宙最終到達我們的地球，從而被我們所觀測到。

那麼為什麼465億光年以外我們無法看見呢？在這裡我們必須提出一個概念——哈勃體積，

哈勃體積也稱作可觀測宇宙，這是一個以觀測者為中心的球體空間。

哈勃體積（可觀測宇宙， Hubble Volume），是一個以觀測者作為中心的球體空間，小得足以讓觀測者觀測到該範圍內的物體，也就是說物體發出的光有足夠時間到達觀測者。現在哈勃體積半徑約為460億光年。

在這個球體中，觀測者所能觀測到這個範圍內的物體，也就是說物體發出的光有足夠時間到達觀測者。

那麼為什麼有哈勃體積的概念呢？這一切都要從宇宙大爆炸開始說起。

在大約138.2億年前，一個緻密熾熱的奇點開始膨脹並發生了劇烈的爆炸，從此宇宙誕生了。

奇點（The singularity of the universe）。從數學上講，奇點就是無限小且不實際存在的「點」。從物理上講，奇點就是時空無限彎曲的那一個點。從宇宙意義上講，奇點就是既存在又不能描述的一點。奇點有著無限大的密度、無限小的體積、無限高的溫度和時空彎曲率，更包含著無法估計的能量，一切已知物理定律，均在奇點失效。

初始的宇宙空間並沒有如今這麼大，而是在不斷的膨脹之中，直到如今。

事實上，我們的宇宙還在不斷地膨脹，那些遙遠的星系也在逐漸地遠離我們。

同時，在宇宙大爆炸理論之中，可觀測宇宙包括了人類今天可以在地球上觀測到的所有星系和其它物質。

這是因為在宇宙膨脹開始以後，光線和其它信號必須經過漫長的時間才能被我們接受。

簡單來說，就是我們今天所能觀測到的極限距離，都是來自遙遠距離的光子。

然而在465億光年以外的物質和星系，受限於光速和宇宙膨脹，它們永遠無法到達這裡，因此可觀測宇宙是一個以觀測者為球心的球體。

當我們不考慮宇宙的實際形狀，那麼宇宙的每一點都有一個自己的可觀測宇宙。

我們未知的宇宙又是怎樣的？

那麼可觀測宇宙的半徑——465億光年，是怎樣得出的呢？

這就要提到宇宙微波背景輻射，宇宙微波背景輻射是宇宙學中「大爆炸」遺留下來的熱輻射，是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。

宇宙微波背景輻射（CMB, cosmic microwave background，又稱3K背景輻射），是宇宙學中「大爆炸」遺留下來的熱輻射。在早期的文獻中，「宇宙微波背景」稱為「宇宙微波背景輻射」（CMBR）或「遺留輻射」，是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。

它誕生於宇宙剛剛38萬歲的時候，因此它是我們宇宙最古老的光。

科學家們通過對宇宙微波背景輻射的光子紅移量測定得到了共動距離，計算出可觀測宇宙半徑大約是465億光年。

紅移在物理學和天文學領域，指物體的電磁輻射由於某種原因頻率降低的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。紅移的現象目前多用於天體的移動及規律的預測上。

在宇宙學中，共動距離和普通距離是兩種很相關的距離測量方式，用於定義兩個天體之間的距離。

因此，我們所能認知到的宇宙是一個以地球為中心，以465億光年為半徑的球體宇宙，而465億光年以外的宇宙，我們仍一無所知。

當然我們應該明白，我們所提出的數據是現在的距離，而不是光線發光時刻的距離。

比如現在距離我們465億光年的星系，我們通過紅移和宇宙學公式，計算出當時它距離我們，

僅僅只有4200萬光年之遠。

宇宙膨脹發生在宇宙的每一個角落，它並不是宇宙的速度，所以宇宙膨脹的空間要遠遠大於138.2億光年。

宇宙物質之間的距離在不斷的增大，並且隨著距離增加，相互遠離的兩個物體，遠離速度反而越來越快。

因此我們的視線，永遠地被限制在了半徑465億光年以內，我們永遠無法到達宇宙的邊緣，甚至無法看見它是否存在。

對宇宙的認知其實才剛剛開始

宇宙是由無邊無際的空間（宇）和無始無終的時間（宙）所構成的說不清道不明的時空綜合體。

而人類小小的太陽系都還未飛出，在動輒數百億光年的宇宙之中，人類連塵埃都算不上。

我們所能看見遙遠的宇宙，其實都是遙遠宇宙的恆星們發出的光……

其實，

我們對宇宙的認知，

都是——

從無知到微知，

從微知到中知，

從中知到大知，

從大知到未知……

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