之所以會(huì)有“可觀測(cè)宇宙”的概念，很大程度上，是因?yàn)橐缘厍驗(yàn)閰⒖枷?，宇宙的膨脹速度可以超越光速，而宇宙是有一個(gè)起點(diǎn)的，宇宙至今是138億歲，因此我們能看到的范圍就要遠(yuǎn)小于宇宙本身的大小。因此，可觀測(cè)宇宙之外還是宇宙。
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那具體是咋回事呢？今天，我們就來(lái)聊一聊這個(gè)話題。
在20世紀(jì)之前，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家對(duì)于宇宙的主要觀點(diǎn)就是：在大尺度上，宇宙不會(huì)隨著時(shí)間流逝而發(fā)生改變。也就是說(shuō)，宇宙自始至終就是一個(gè)樣子，也就是我們常說(shuō)的永恒。到了1915年，推發(fā)表了著名的廣義相對(duì)論。
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在廣義相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦推導(dǎo)出了一個(gè)著名的廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程。但是，他就發(fā)現(xiàn)，這個(gè)方程預(yù)言了宇宙隨著時(shí)間的流逝而膨脹，但是愛(ài)因斯坦的觀念并允許宇宙是這樣的，于是，他在廣義相對(duì)論的引力場(chǎng)方程中加了一個(gè)宇宙學(xué)常數(shù)，這樣就可以抵消掉這部分膨脹效應(yīng)。
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結(jié)果呢？才沒(méi)過(guò)多久，愛(ài)因斯坦被天文學(xué)家哈勃用觀測(cè)進(jìn)行實(shí)力打臉。哈勃長(zhǎng)年觀測(cè)銀河系外的星系，他就發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，那就是大多數(shù)的星系都在發(fā)生紅移。這代表了什么呢？
實(shí)際上，紅移說(shuō)明這些星系都在遠(yuǎn)離我們，而且進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，它們的原理是因?yàn)橛钪嬖谂蛎?，而不是星系自身在?dòng)。
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哈勃的觀測(cè)結(jié)果直接指向了一個(gè)“膨脹”的宇宙。而也有很多科學(xué)家提出了和愛(ài)因斯坦完全不同的宇宙學(xué)觀念，這其實(shí)也就是宇宙大爆炸的前身。他們認(rèn)為宇宙有個(gè)炙熱的奇點(diǎn)，誕生于一次大爆炸。
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大爆炸之后，宇宙就開始劇烈的膨脹，宇宙空間在短時(shí)間內(nèi)膨脹到了一個(gè)特別大的尺寸，而之后，由于引力占據(jù)了主導(dǎo)，開始減速膨脹。
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這里要說(shuō)明一下，宇宙的膨脹是一個(gè)整體性的膨脹，而不僅僅是邊緣在向外擴(kuò)展。于是，科學(xué)家通過(guò)理論計(jì)算，就可以得到宇宙的年齡，根據(jù)最新的普朗克衛(wèi)星的觀測(cè)結(jié)果，宇宙的年齡大概在138億歲左右。那和可觀測(cè)宇宙有什么關(guān)系呢？
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可觀測(cè)宇宙是咋來(lái)的？
實(shí)際上，我們要思考一個(gè)問(wèn)題，那就是我們是如何觀測(cè)。這么說(shuō)吧，人類大多數(shù)時(shí)候都是利用電磁相互作用來(lái)觀測(cè)。啥意思呢？
比如，你能看到東西，主要原因就是物體要么自己發(fā)光，要么反光，光線進(jìn)入到你的眼睛里，你才會(huì)看到它。
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而我們要知道的是，光速是固定的，也就是3*10^8m/s。這就意味著，即使你能夠看到的，也只是看到物體過(guò)去的影響，因?yàn)楣鈴奈矬w表面發(fā)出或者反射，到最終進(jìn)入你的眼睛是需要時(shí)間的。因此，我們看到的其實(shí)都是過(guò)去。
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而宇宙大爆炸是發(fā)生在138億年前的，因此，我們理論上最多能看到半徑138億年的宇宙空間，但我們要知道是可觀測(cè)宇宙的半徑卻是465億光年。那為什么會(huì)如此大的差異？
其實(shí)之前的“138億光年”沒(méi)有考慮宇宙在膨脹，如果我們把宇宙膨脹也考慮進(jìn)去，就可以得出這個(gè)結(jié)論。
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但我們要知道的是，宇宙大爆炸后38萬(wàn)年，宇宙溫度下降到3000度左右，宇宙的原子結(jié)構(gòu)逐漸形成，光才開始在宇宙中傳播的，之前宇宙是一鍋滾燙的粒子粥。因此，我們理論上看到的歷史最遙遠(yuǎn)的影響其實(shí)是宇宙大爆炸之后38萬(wàn)年后發(fā)出來(lái)的光，這也被我們稱為宇宙微波背景輻射。
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如果把宇宙膨脹的因素考慮進(jìn)去，就可以得到461億光年的范圍。那你可能要問(wèn)了，不是說(shuō)好的465億光年嗎？這咋還相差了4億光年？
這里其實(shí)還有一個(gè)非常重要的問(wèn)題需要考慮進(jìn)去，之前說(shuō)到的其實(shí)是利用電磁相互作用來(lái)觀測(cè)，可現(xiàn)在的我們不僅僅可以利用電磁相互作用了，我們還可以依靠。實(shí)際上引力波不僅僅是出現(xiàn)在兩個(gè)大質(zhì)量天體的合并，宇宙誕生時(shí)也會(huì)產(chǎn)生引力波，被我們稱為原初引力波。
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引力波從宇宙誕生時(shí)就產(chǎn)生了，因此，利用引力波理論上可以觀測(cè)宇宙誕生時(shí)的情況，所以，那段利用電磁相互作用無(wú)法觀測(cè)的38萬(wàn)年，可以利用引力波進(jìn)行觀測(cè)。但我們同樣需要考慮到宇宙膨脹的情況，加上宇宙膨脹效應(yīng)，我們就得到4億光年，加上之前的461億光年，也就是465億光年。這其實(shí)也就是可觀測(cè)宇宙半徑的由來(lái)。
可觀測(cè)宇宙之外為何無(wú)法觀測(cè)？
而可觀測(cè)宇宙之外的宇宙，按照目前的物理學(xué)理論，我們沒(méi)有任何辦法利用任何的辦法對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。這個(gè)限定首先來(lái)自于宇宙的年齡，其次就來(lái)自于觀測(cè)手段。當(dāng)然，你可能會(huì)說(shuō)難道不能利用嗎？
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實(shí)際上，蟲洞確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)超光速的行為。但問(wèn)題是，蟲洞至今還只是一個(gè)理論，并沒(méi)有實(shí)際觀測(cè)到任何一個(gè)“蟲洞”的存在。因此，蟲洞的存在都受到質(zhì)疑，我們又如何利用蟲洞呢？
所以，在現(xiàn)有的理論框架下，我們無(wú)法觀測(cè)可觀測(cè)宇宙之外的宇宙。
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