宇宙真的存在边界吗

宇宙浩瀚广阔，人类自探索宇宙以来，一直在思考一个问题：宇宙是否真的存在边界？人类目前利用先进的天文望远镜等观测设备，最远可观测到137亿光年外的宇宙天体及景象，但这远远不是宇宙的真实范围，宇宙到底有多大，对于人类来说还是一个谜。

我们知道，现在的科学界认为宇宙是来源于起点大爆炸，然后宇宙以超光速在向外膨胀扩张，不断演化形成了我们现在的宇宙，直到现在宇宙还在没有停上膨胀，也就是说宇宙的边界一直在离我们远去，我们现在要观测到的一些天体，未来也许就会在更远的地方才能能观测到。

至于宇宙到底有没有边界，科学家界也有两种观点，一种认为宇宙是存在边界的，另一种观点则认为，宇宙的边缘空间是扭曲的，我们可以无限接近，但永远无法到达，那么真实的情况到底是哪种，相信没有人可以说得不表。但大部分的科学家还是认同第一种观点，认为宇宙不是抽象的存在，它是真实的具象的存在，既然是真实的存在，那必然是会有边界的。

对于宇宙边界的研究，很多科学家都有研究，其中爱因斯坦和霍金更是其中的权威，对于爱因斯坦和霍金相信大家都不陌生，爱因斯坦一生的研究可是说是前无古人，会不会有后来者能超越爱因斯坦真不好说，至少再起还没有出现这样的人。霍金也是一位伟大的物理学家，尤其是对宇宙天体及其它的一些东西研究非常深，那么这两位著名的科学家对宇宙的边界又会有什么不同的认识呢，下面我们就来看一下。

爱因斯坦认为，宇宙是一个立方体的结构，而非平面，宇宙自然是有边界，但爱因斯坦却提出了“有界无边”的概念，何为有界无边呢？其实爱因斯坦说的是多维空间理论，他认为我们的宇宙的是多维的，人类只是生存在三维世界当中，对于四维空间生命来说，三维空间的生命是没有秘密可言的。我们的宇宙可能是一个多维空间，这些空间相互交措存在，虽有边界但却不会有边。

霍金给出的解释和爱因斯坦 同，霍金则坚守地认为宇宙是有边界的，宇宙就像一副立体全景图，虽然现在向外扩张，但它是有边界的，其实有关宇宙有无边界，我们仔细想一想也会认为它是有边界的，宇宙之大超出我们的想象，但如果我们把宇宙想象成一个一个无限膨胀的气球，那这个气球虽然可以无限膨胀，但它还是有边界，不仅宇宙有边界，而且在宇宙的外面也存在着更大的空间，否则宇宙是不可能一直膨胀下去的。

人类之所以现在还无法探测到宇宙边界的存在，主要还是人类现在的科技还是落后，我们现在连太阳系都无法走出去，离真正的星际文明还差得很远。而阻碍人类探索宇宙边界的主要因素就是速度，速度限制了人类的宇宙探索，根据爱因斯坦相对论，物体的速度可以无限接近光速，但不可能达到或超越。

如果物体的速度连光速都无法达到，更不要说超越了，而想要探索到宇宙的边界，没有超光速的飞行是不行的， 宇宙的膨胀速度都是超越光速的，如果我们宇宙飞船的速度超越不了光速，我们永远都不可能知道宇宙的边界在哪里，更不可能真正到达宇宙的边界去了解整个宇宙的真相。

宇宙既然是真实存在的东西，那么必然有办法到达宇宙的边缘，就拿地球来说吧，古时候的人们认为地球是无限大的，地球就是这方宇宙，人类不可能走到地球的边界，但随着人类科技的发展，我们有了飞机，有了快速飞行的交通工具，不要说到达地球的边缘，飞出地球都变成了现实。

同样的道理，宇宙相当于一个放大无数倍的地球，既然是有边界的，那只要你的速度够快，到达宇宙的边缘也是没有问题的，甚至可以走出这方宇宙，看看宇宙的外面到底是什么？是不是像科学家所说的存在平行宇宙，多元宇宙。

时间和空间是随大爆炸一同诞生的，谈论大爆炸之“前”和谈论比无穷大更大的数字一样是毫无意义的。

有一种理论就是你说的循环宇宙论，但是个人认为即使宇宙是循环的，前后相邻的两个宇宙也毫无关联。因为大挤压成为奇点的一瞬间，所有的时间、空间都消失了，我们无法预测，事实上，无法得知任何与上个宇宙有关的信息。根据“奥卡姆剃刀原理”，我们可以认为上一个宇宙——以及下一个宇宙—— 都是不存在的。

关于大爆炸的成因，我们现在无法精确预测，我们利用广义相对论可以推导出大爆炸之后几乎所有的景象，并且氦元素23%的丰度也证明了理论的推导。但就在大爆炸之初，这个体系出现了一个小小的BUG，就是时间从0到10^-43s（普朗克时间）之间的一个时间片段，广义相对论对此没有任何解释。因为在普朗克尺度下，量子力学使广义相对论的方程失效，我们无法预知大爆炸最初的一瞬间发生了什么，因为我们还没有一个完备的量子引力理论。从这个角度来说，现在的大爆炸理论不能说是错的（毕竟它还是经历了很多考验），至少是不完备的。

我在这里冒昧的猜测，大爆炸是由于奇点内偶发的量子涨落引起的。因为在时间和空间为0的“地方”（没有别的语言工具了），广义相对论失效，量子力学占主导地位。大爆炸处是未知的物理定律，我们无法预测那一瞬间发生了什么。

所以个人比较倾向于弦理论的解释，现在详细说弦理论似乎不太可能，我就简单说说弦理论的宇宙观：

在宇宙的开端，所谓大爆炸奇点其实是一个凝聚了11维时空的普朗克尺度的“小火球”，它具有极高的密度、能量，但都不是无限。这个小球被所谓的“弦”束缚着。弦是1维的，它扫过二维的路径，两根弦就扫过4维的时空。当弦-反弦相遇，湮灭时释放出4维的时空（3维空间1维时间），维度不断膨胀，就形成了现在的宇宙。

关于“无中生有”，是这样解释的：

奇点处是所有物理定律失效的时候。在量子理论中，粒子可以以粒子-反粒子对的形式由能量中创生出来。宇宙中的物质由正能量构成的。所有物质都由引力相互吸引。两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量，因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开（因为假设无限远的势能为0，那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值）。这样，在一定意义上，引力场具有负能量。在空间上大致一体的宇宙的情形中，这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量，所以宇宙的总能量为0，凭空产生的物质不破坏质能守恒定律，宇宙“无中生有”了。

宇宙没有边界。

宇宙没有边缘，现代宇宙学中的主流观点认为宇宙的起源，是起源于一次大爆炸，是在过去由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的，并经过不断的膨胀达到的状态，这种观点被称为宇宙大爆炸理论或奇点大爆炸理论。

宇宙是所有时间、空间与其包含的内容物构成的统一体，包含行星、恒星、星系、星系际空间、次原子粒子等所有物质与能量。人类所观察到的部分宇宙物件大约由49%的普通物质或重子，268%的暗物质和683%的暗能量构成，在宇宙中地球是人类所知唯一有生命存在的星球。

宇宙学说的介绍

中国古人曾提出盖天说、宣夜说和浑天说，在春秋战国时期民间就有嫦娥奔月的传说，汉代学者张衡也曾提出宇之表无极，宙之端无穷的无限宇宙概念，浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋，天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄，张衡认为浑天说比较符合观测的实际。

公元前7世纪，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山，古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河，古犹太人认为，地球是宇宙的中心，周围绕着一圈星球，再往外去，寥落地分布着其余天体。

目前认为，宇宙可能有边界，但很可能是有界无边的。

按照宇宙大爆炸理论，我们的宇宙产生于一次大爆炸，是从一个点开始膨胀变大的，那么很自然的推理就是，宇宙应该是近球形的，宇宙一定存在边界。当前研究也认为，宇宙的半径大约为420~430亿光年，直径约为950~960亿光年。

在对宇宙可能的未来进行研究时发现，宇宙的未来是永远膨胀下去、膨胀到一定阶段就停止下来，或者膨胀到一定程度后再反向收缩，取决于宇宙的时空几何。

如果宇宙是平直的，宇宙将膨胀到一定程度后停止膨胀，并保持不变。如果宇宙有一个负曲率，宇宙将永远膨胀下去。如果宇宙曲率为正值，则宇宙膨胀到一定程度后，会停止膨胀，并反向收缩。目前看，宇宙存在正曲率的可能性较大。

而当宇宙曲率为正值时，宇宙就是有界而无边的。这意味着，即使我们知道宇宙的边界在哪里，我们也无法到达那里。因为宇宙是自我封闭的，如同一个巨大无比的黑洞。

我们可以沿着一条直线向着宇宙之外一直走，但由于正曲率的存在，这条“直线”实际上是弯曲的，我们会在不知不觉中在宇宙中划出一条曲线，甚至可能弯回到我们出发的地方。我们永远也到不了宇宙的边界处，更不可能跑到宇宙外面去。

我们就像是在一个巨大圆球表面爬行的小虫，不管我们爬行多远，我们也无法找到圆球的边界。

至于宇宙外面是什么，就只能想象了。宇宙外面可能什么也没有；可能还有其他的宇宙。在多重宇宙理论的一个版本中，在我们的宇宙外面可能存在着许许多多其他的宇宙，各个宇宙仿佛一堆挤在一起的气球。这些宇宙中，可能有的正在膨胀，有的正在收缩，也有的刚刚通过大爆炸诞生出来。这些宇宙的基本物理学常数可能相同，也可能各不相同。

可能的宇宙状态

宇宙是有界无限的。

宇宙（Universe）在物理意义上被定义为所有的空间和时间（统称为时空）及其内涵，包括各种形式的所有能量，比如电磁辐射、普通物质、暗物质、暗能量等，其中普通物质包括行星、卫星、恒星、星系、星系团和星系间物质等。

宇宙还包括影响物质和能量的物理定律，如守恒定律、经典力学、相对论等。

大爆炸理论是关于宇宙演化的现代宇宙学描述。根据这一理论的估计，空间和时间在13799±021亿年前的大爆炸后一同出现，随着宇宙膨胀，最初存在的能量和物质变得不那么密集。

宇宙逐渐冷却并继续膨胀，允许第一个亚原子粒子和简单的原子形成。暗物质逐渐聚集，在引力作用下形成泡沫一样的结构，大尺度纤维状结构和宇宙空洞。巨大的氢氦分子云逐渐被吸引到暗物质最密集的地方，形成了第一批星系、恒星、行星以及所有的一切。

空间本身在不断膨胀，因此当前可以看见距离地球465亿光年的天体，因为这些光在138亿年前产生的时候距离地球比当前更近。

虽然整个宇宙的大小尚不清楚，但可以测量可观测宇宙的大小，估计其直径为930亿光年。在各种多重宇宙论中，一个宇宙是一个尺度更大的多重宇宙的组成部分之一，各个宇宙本身都包括其所有的空间和时间及其物质。

随着巡天观测技术水平的逐步提高，人类不断尝试绘制整个宇宙的全貌。2021年1月14日，国家天文台北京-亚利桑那巡天(BASS)团队和暗能量光谱巡天(DESI)团队联合发布最新巨幅二维宇宙地图。

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