綜述
此前，許多新聞報道指出，旅行者一號探測器已經(jīng)飛抵太陽系邊界，這是目前人類探測器飛到的最遠的地方，然而在太陽系之外還有銀河系，銀河系之外還有無數(shù)的河外星系，宇宙到底有多大？宇宙的盡頭到底是什么？沒有一個人能給出肯定的答案。
思考宇宙從何而來比思考人類從何而來還要艱難百倍，畢竟我們只能站在地球這一個渺小的像素點上，去觀測宇宙，我們以為自己抬頭看到的夜空就是整個宇宙了，殊不知那可能只是宇宙的冰山一角。
但是值得高興的是，雖然我們短暫的壽命使得我們連飛出太陽系的機會都沒有，但是依靠智力制造的工具，文明卻可以看到一個有限的宇宙大小，我們將其稱為“可觀測宇宙”。如果想要抵達可觀測宇宙的邊界，即使以光速前進，也要飛465億年。然而在那個邊界之外，還有無邊無際的宇宙。
宇宙的起源
關于宇宙的誕生，從古代開始，人類就有了推測。比如在《淮南子·原道訓》當中是這樣說的，“四方上下曰宇，古往今來曰宙，以喻天地?！辈坏貌徽f古人的科技雖然不夠發(fā)達，但是對于一些未知事情的定義卻非常精準，短短一句話便向大家說明宇宙就是由上下的空間和古今的時間構成。在現(xiàn)代科學的發(fā)展下，天文學的觀測越來越發(fā)達，人們甚至可以看到150億年前宇宙的歷史，不過對于“宇宙大小”的概念還是無法理解。
現(xiàn)在廣受認可的宇宙來源理論，就是愛因斯坦的“宇宙大爆炸”理論，他指出宇宙起源于一場大爆炸，時間和空間二者作為可以無限延伸的物質都源于這場爆炸，宇宙當中一切的天體、星系等系統(tǒng)，也是在大爆炸之后形成的。并且認為宇宙在大爆炸之后，依舊處于無限膨脹的狀態(tài)，這種膨脹的速度是超過光速的。而光速無疑是現(xiàn)在人類發(fā)現(xiàn)的宇宙中最快的速度，這就意味著超越光速膨脹的宇宙，永遠不會被人觀測到邊界點。
因此大爆炸宇宙論的主要觀點是，宇宙爆炸發(fā)生在一個“奇點”上，在爆炸之后向四面迸發(fā)，整個狀態(tài)是由熱到冷、由密集到稀疏的，并且自爆炸起始它一直都處于膨脹的狀態(tài)。
爆炸后的10-43秒被稱為普朗克時期，這一時期原子核半徑為10-23厘米，密度1090千克/厘米，溫度為1032度。
465億光年的可視宇宙
我們現(xiàn)在觀測到的宇宙邊緣是天文學家觀測到的可視宇宙的邊緣，這種觀測基于人類現(xiàn)在對宇宙年齡的定義，也就是138億年，從這里開始可視宇宙最遠的地方距離我們465億光年。觀察現(xiàn)今宇宙可視距離，已經(jīng)成為了一門獨立的學科，叫做觀測宇宙學。
觀測宇宙學主要基于以下幾個系統(tǒng)性特征進行研究，第一個就是河外天體的譜線紅移，這是在人類研制出紅外望遠鏡之后發(fā)現(xiàn)的，大部分的天體都有紅移現(xiàn)象，紅移表現(xiàn)了各個星體在宇宙膨脹作用之下逐漸遠離，也就是你現(xiàn)在抬頭能看到的某一顆星星，若干年后就看不見了，但它不是消失了，只是在我們的可觀測視野里不見了。
經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，各種譜線的紅移量是相等的，紅移量與視星等之間、紅移量與星系角徑之間存在著系統(tǒng)性的關系。
第二個也是最為重要的一個，就是微波背景輻射，它指的一般是宇宙學中大爆炸殘留下來的輻射，按類型來說是熱輻射。它被認為是宇宙當中最古老的光，就是在大爆炸那一刻產(chǎn)生的。但是由于宇宙的范圍過于巨大，所以我們觀測到它時，已經(jīng)過去了很久。
基于這一理論，科學家們推測出了宇宙的大致年齡以及我們能看到的最遠宇宙位置，哪怕我們的飛行器以光速飛行，抵達那里也需要465億年。
此外還有天體時標和氦豐度作為主要依據(jù)。天體時標指的就是目前可觀測天體的坐標和年齡，比如說一些年齡較大球狀星團的年齡都在100億年以上，一直發(fā)光發(fā)熱的太陽年齡也不到50億年，由此進行推斷宇宙當中年齡最大的天體大約在200億年左右。
氦豐度則是科學家根據(jù)研究各個天體內氦元素的占比，發(fā)現(xiàn)氫元素和氦元素總和占總星體元素質量的99％，多個天體都類似。在這種共性的條件之下，去推斷宇宙演化和天體系統(tǒng)的形成，建立出相關的模型。
宇宙標準模型正是誕生于這種情況下，它指以弗里德曼宇宙模型為基礎，后來經(jīng)過了伽莫夫的運用，用來解釋宇宙大爆炸理論和宇宙起源演化的基本模型，是一種受主流認可的宇宙模型。其中關于宇宙背景輻射、中微子代數(shù)、紅移本原、星體和類星體的演化以及星系起源都做了解釋，并且經(jīng)過現(xiàn)代宇宙觀測學發(fā)展觀測到的證據(jù)，都證明了這一宇宙模型的科學性。
宇宙觀測歷史
本文開頭就提到，人類對于宇宙的觀測于很早之前就開始了，只不過那時候并未確切地提及到大小、范圍、年齡等問題，但是毫無疑問的是古人都認為宇宙是無限大的，比如張衡所說的“宇之表無極，宙之端無窮”等等。很難想象，在幾乎無科技的時代，古人是怎樣認識到這一點的。
不過確實不能小看哲學家和文學家的想象力，他們單靠望向天空遐想，就說出了后世觀測到的許多現(xiàn)實。比如說關于星云這個詞，并非是近現(xiàn)代宇宙學才出現(xiàn)，而是早在歌德的詩歌中就已經(jīng)有了，最早的有限無界宇宙模型其實出于但丁的《神曲》。不論是亞里士多德的地心說還是哥白尼的日心說，都讓我們看到人類對于宇宙的觀測認知是在不斷地更新、改變和完善的。
望遠鏡的出現(xiàn)無疑是給人類對宇宙的想象插上了飛往現(xiàn)實的翅膀，比如說伽利略就用自制的望遠鏡發(fā)現(xiàn)了太陽黑子、木星的衛(wèi)星和遙遠星河當中無數(shù)閃耀的恒星。再到后來赫歇爾建立了銀河系模型，將人類對于宇宙大小的認知推出了太陽系。1923年，哈勃望遠鏡的使用又將我們帶到了另一個層次。我們發(fā)現(xiàn)宇宙當中有著眾多的天體，銀河系之有有著無數(shù)的星系，它們層層疊疊，交織在一起，構成了包羅萬象的宇宙。
我們內心當中認為宇宙是有限的，是因為無法跳脫出固有的認知，在人類看來時間在流逝，生命有長短，萬事萬物皆有因有果，怎么會有一樣東西是沒有盡頭，沒有結局的呢？
牛頓與我們有著同樣的看法，在牛頓看來宇宙空間是有限的，另一位科學家萊布尼茨則指出星體是在宇宙中均勻分布的。但是現(xiàn)在這兩種說法都已經(jīng)被推翻了。
誠然，我們觀測宇宙一定要“跳出宇宙之外”，不過宇宙之外到底在哪，那里又有什么？新的問題再度出現(xiàn)了。
愛因斯坦在廣義相對論的概念之下，建立了假設靜態(tài)的宇宙模型，這一模型是無限無界、平直靜態(tài)的，在此之上發(fā)表了引力場的相關方程進行論證，可以說這是人類首次將觀測宇宙大小從哲學、神學和感知層面拉到了可以理性解讀的科學層面把。
這之后荷蘭文學家德西特基于愛因斯坦的宇宙模型基礎上建立了新的宇宙模型，他認為宇宙是封閉的。直到1965年時，無線電專家觀測到了宇宙微波北極輻射，人類建立了“可視宇宙”這一說法那也是我們第一次看到了138億年之前宇宙大爆炸的余暉。
霍金有限無邊界宇宙理論
霍金是繼愛因斯坦之后又一位偉大的物理學家，對于宇宙的大小邊界問題，他也有著自己的看法。他在上世紀80年代時，提出了宇宙無邊界學說。
霍金認為時空是有限而無界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始時的第一推動，宇宙的演化甚至創(chuàng)生都單獨地由物理定律所決定。
在這種觀點之中，過去神學或者哲學層面那個形而上學的神是虛構的，宇宙的形成和演化從來都不需要這樣一雙“神之手”進行推動。
因此在霍金的理論當中，宇宙邊界出現(xiàn)的條件其實就是沒有條件，我們可以將它視為一個球體，沒人能說球體之上有邊界，只有在切開球體之后才能看到邊界，但是如果合上，邊界就又神奇的消失了。
在這一理論當中就提到了時空曲率，時空曲率使得空間的方向和時間的方向總會產(chǎn)生相交，形成一個封閉的表面。霍金甚至將它們類比于地球的表面，指出地球雖然能夠計算出準確的表面積，但是沒有邊界和邊緣的存在，這就是為什么麥哲倫在環(huán)球旅行之后，沒有落入地球之外，而是又回到了那個原點，這一原點就是霍金與彭羅斯證明的“宇宙奇性定理”。
這種概念之下，更證明了我們能觀測的地方僅僅是全宇宙的一小部分，在這邊界之外還有著更大的宇宙，只不過那里發(fā)出的光無法傳遞到地球，所以我們無法觀測到它的存在。而閉環(huán)式的說法，就意味著如果你在宇宙當中旅行，只要你的時間足夠長，那么總有一天你會回到起點，因為宇宙本身就是一個有限無界，沒有盡頭、看似平直實際是彎曲的空間。
結語
或許這一類對于宇宙的假想和推論，在多數(shù)人看來是在做無用功，甚至許多科學家瀝盡心血、終其一生都無法證明一個理論，或者說那個理論本身就是錯的。但是井蛙尚且知道望天，何況是一直在熱衷追溯根源、異常堅韌的人類呢？我們觀測到的宇宙范圍也許會隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展不斷擴大，等到那時，大家說不定會看到在現(xiàn)有“宇宙”之外的那一個宇宙是什么模樣。
我們的世界是三維的，宇宙的空間確是多維的，這就代表我們大多數(shù)人跳脫不出慣性思維的萬物有限有界看法，不過那又如何呢？堅持有界就將465億光年之后的地方視為邊界，堅持無界那么恭喜你跳出了思維的桎梏，所有的科學正是源于這種掙脫枷鎖的思維延伸。所以說，人類的想象力足以讓我們站在塵埃之上，卻可觀望廣袤宇宙。
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