宇宙的尽头在哪里？从光速到可观宇宙的探索之旅
宇宙的尽头在哪里？从光速到可观宇宙的探索之旅
在探索宇宙的奥秘时，我们常常会问：宇宙到底有多大？它的尽头在哪里？为什么科学家们认为宇宙是无限的？本文将从光速、可观宇宙、宇宙膨胀等多个维度，为你揭示宇宙的神秘面纱。
超光速，可以有
在我们的宇宙中，光速（30万千米/秒）被认为是任何物体运动速度的极限。这是爱因斯坦相对论的基本前提。但这个前提需要更准确的表述：宇宙中任何能量或信息的传播速度无法超过光速。
在光速下，阳光从太阳到达地球平均需要 8 分 17秒
然而，这个限制并不适用于星系之间的相对运动。例如，远离我们的星系可以以超光速退行，因为这种相对速度没有传递能量或信息。天文学家观测到，距离我们越远的星系，其退行速度越快。那些退行速度超过光速的星系，我们永远无法看到，因为它们发出的光永远无法抵达地球。
位于大熊座的 GN-z11 星系是迄今为止发现的距离地球最远的星系之一
这意味着，即使你乘坐光速宇宙飞船飞行，也永远无法到达宇宙的尽头，因为前方总有比你更快的星系。
哪怕宇宙飞船朝着一个方向一直飞，也永远飞不到宇宙的尽头
这里所说的"宇宙无限大"，是指在空间拓扑结构上没有边界，无论朝哪个方向飞行都不会回到起点。
可观宇宙是什么？
"可观宇宙"是指我们能够观测到的宇宙范围，其半径约为460亿光年，直径约为920亿光年。这个概念源于光速有限和宇宙膨胀的双重影响。
当我们观测遥远的宇宙时，看到的是过去的状态。例如，仙女座星系距离我们250万光年，我们看到的是它250万年前的样子。
可观宇宙的大小，直径约 930 亿光年
由于宇宙在膨胀，光子在飞行过程中，宇宙本身也在膨胀。这就像一个人在机场自动步道上行走，实际移动距离是步行距离加上步道移动距离之和。因此，我们能看到的最远距离是460亿光年，而不是宇宙年龄对应的138亿光年。
仙女座大星系
宇宙只只只剩下银河系？
宇宙的加速膨胀意味着几乎所有星系都在远离我们。未来，连最近的星系也会以超光速退行，那时的智慧文明将只能看到银河系本身，仿佛回到了100多年前人类对宇宙的认知。
宇宙是膨胀的
很多科普书都把这个写错了
关于宇宙物质是否无限的问题，一些科普作家存在误解。他们认为宇宙无限大就意味着物质无限多，从而推断出存在地球的副本。但这个推理在数学上成立，在物理上却不一定正确。
一切始于这个奇怪的点
宇宙诞生于138亿年前的大爆炸，最初是一个奇点，其大小甚至小于一个原子。在暴胀后，宇宙变成了一个空间曲率完全平坦的无限大空间。但宇宙中的物质总量仍然是有限的，因为可观宇宙的大小是有限的，我们无法通过天文观测来测定宇宙中物质的总量。
宇宙大爆炸
目前，人类最好的理论——广义相对论，也无法描述奇点。因此，宇宙中到底包含了多少物质，这个问题目前还没有答案。
本文节选自澎湃新闻，作者汪诘