科学家认为宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸,在那之后宇宙以超光速膨胀,到了今天仅可观测宇宙的直径达到了930亿光年。
但天文学家们很清楚,可观测宇宙远远代表不了全宇宙,那么真实的宇宙究竟有多大呢?目前有理论认为全宇宙的范围是可观测宇宙的250倍,并且由于宇宙还在超光速膨胀,所以这个数字未来还会越来越大,只不过由于光速限制,我们人类只能看到可观测宇宙内的这2万亿个星系,超过这个范围的星系,我们都一无所知,因为它们发出的光飞不到地球上。
由此又引发了新的问题:宇宙的年龄只有138亿岁,光也只能飞138亿年才对,为什么今天的宇宙动辄就是几百亿光年呢?
原因其实很简单,那就是宇宙时空本身一直在超光速膨胀,尤其是大爆炸瞬间的暴涨时期,整个宇宙就从一个看不见的小点暴涨到了相当大的尺度,而爱因斯坦的相对论,只规定了宇宙空间内的物体不能超光速,无法约束宇宙空间本身。
主流理论认为,占比宇宙质能总量70%的暗能量,是导致我们宇宙加速膨胀以及超光速膨胀的罪魁祸首,因为暗能量在宇宙空间中起到的作用和引力刚好相反,它会让星系们越来越远离彼此,最终造成所有星系都在离开地球的观测事实。
科学家估算,现在距离地球超过146亿光年的星系,远离地球的速度正式超过光速,每年都会有大量星系越过这个距离,所以我们能联系上的星系会越来越少,到了现在全宇宙98%的星系已经和地球失联了,它们发出的光子永远也跑不赢宇宙膨胀的速度。
至于这个宇宙之外是什么,天文学家要通过测定宇宙的曲率来决定,比如我们在地球上测定的地球曲率,证明了地球是一个有弧度的球形,如果再宇宙中也得到了类似的结果,那么我们就能确定宇宙也是一个球体,只不过是闭合的四维超球体。
然而普朗克卫星的数据表明,在可观测宇宙的范围内,宇宙空间的区率和平坦几乎没有区别,这意味着我们的宇宙可能是一个无限延展的平面,并且由于它超光速延展的特性,我们永远也不可能飞到平面的边界去看到边界之外。
在这种情况下,有科学家认为宇宙边界就是贪吃蛇,也就是说我们到达宇宙边界再往前飞,就会到达宇宙的另一端,就像贪吃蛇游戏里一样。
除此之外还有泡宇宙模型,它认为在四维超空间中存在大大小小的宇宙泡,每个泡泡都是一个宇宙,而我们如果能突破空间维度的限制,就能真正到达宇宙之外,就像地球上我们必须向上飞行瞄准第三个维度才能离开地球进入太空一样。
总体来看虽然现在我们对宇宙的大小和边界之外这些问题,仍然没有一个确切的答案,但随着科技的不断进步,尤其是韦伯望远镜的新发现不断问世,终有一天我们会解开这个谜团。