宇宙到底有多大？可以触摸到宇宙的边缘吗？

ianschan

宇宙有多大？如果宇宙像一个封闭的盒子，而当我来到宇宙边缘时，伸手去触摸又会有什么样的感觉？

估计很多朋友在小时候都想过这个问题，就拿我自己来说吧，那时候互联网没现在发达，想要获取这类知识，只能往书店或者图书馆跑，可惜的是书上并没有给出明确的答案（现在想来，可能是当时太小了，理解不了书上的意思）。

于是我就常常陷于自己的幻想当中，将宇宙想作一个大箱子，全封闭的那种，而地球、太阳、银河系则存在于箱子内部，然而这样的想法常常会使我“头痛”，因为将宇宙当作箱子的话，更进一步，宇宙的外面又是什么呢？外面的外面又是什么呢？

现在看来，这个问题之所以让人头痛，那是因为从一开始的出发点就错了，如果宇宙真的同箱子一样，星系都是存在于内部，那么这个问题是无解的，实际上在现今的宇宙学当中，我们所公认的一条原理（宇宙学原理）指出：在大尺度上，宇宙是均匀的、各向同性的。

这句话是什么意思呢？简单来说，如果我们将观察范围局限在一个小尺度上，比方说太阳系周围，那么所看到的天体分布可能处处都不一样，是不均匀的，各向异性的；但如果我们将观察范围进行放大，比方说数亿光年为直径的范围，此时我们会发现，不论从哪一点向四周看去，景象似乎都是一样的，几乎没有什么特别的地方。

正是这条原理为我们了解宇宙定下了一个基础，那就是宇宙没有边缘，没有中心。但这又是为什么呢？

我们可以从结论反问，如果宇宙有边缘，有中心，那也就意味着宇宙的均匀性、各向同性被打破了，这一点应该不难理解。不过我们仍可以举一个例子来帮助大家加强对这个结论的理解。

上世纪20年代，天文学家哈勃发现了遥远星系退行的现象，从而正式揭开宇宙膨胀的面纱，在大量观测数据的支持下，哈勃定律被提出，这个定律简单来讲，就是离我们越远的星系，其退行的速率越快。并且值得注意的是，哈勃定律并没有违背宇宙学原理，因此，哈勃定律适用于宇宙中任意地点，也就是你在宇宙的各个地方，都会观测到遥远星系的退行。（能导致这一点的，只能是宇宙自身在膨胀，而不是星系本身的移动）

反过来讲，既然目前的宇宙是处于膨胀状态，那么是否在遥远的过去，宇宙是从一个点膨胀而来的呢？这就是宇宙大爆炸理论的开端。

因为宇宙在膨胀，按照人类的观测手段（电磁波）来讲，存在一个所谓的可观测宇宙，这个宇宙是有限的，它的直径大约为920亿光年，但我们要注意，可观测宇宙仅仅是真实宇宙的一个组成部分。那么真实宇宙的大小是多少呢？

实际上这个问题涉及广义相对论对宇宙的描述，根据宇宙的实际密度与临界密度之比来区分，简单来讲，有三种情况：

闭宇宙：这是一个高密度宇宙，在空间上它是封闭的，打个比方，高密度宇宙犹如气球的二维表面，各种物质、天体都存在于球体表面，此时宇宙的大小是有限的，但却没有边缘（但这仅仅是一个比方，封闭的二维表面我们好想象，但强烈弯曲导致的封闭三维空间呢）

开宇宙：这是一个低密度宇宙，形状如马鞍形，这种宇宙的大小是无限的

临界宇宙：这个宇宙的密度恰好等于临界密度，另一种称呼叫做“平坦宇宙”，它的大小也是无限的，我们学习的欧氏几何知识正好可以应用在上面

总的来说，宇宙的真实大小我们没法描述，但可观测宇宙的直径为920亿光年；宇宙没有边缘，也没有中心。
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edgewind

我也很头疼这个问题，到底宇宙之外是什么？无限大的宇宙之外又是什么？为什么已知就地球有人，这样的问题太多，不明白