宇宙到底具體有多大？就算人類1秒飛1光年，要抵達邊緣也絕不可能

在開口談"宇宙"兩個字之前，得先做一件事——把這個詞分成兩個不同的東西。

第一種叫"可觀測宇宙",說白了就是我們現在從地球這里能看到、能觀測到的那片空間。第二種叫"整個宇宙",指的是所有存在過、正存在、以及將來會存在的一切。

這兩者壓根不是一個量級的概念,混在一起說就容易亂套。可觀測宇宙有明確的半徑,而整個宇宙到底多大,目前沒有人能給出確定的數字。

理解這個區別,是聊后面所有問題的地基。

先說可觀測宇宙的直徑:約930億光年，宇宙的年齡大約是138億年,光走一年才走一光年,那我們最多也就看到138億光年外的東西,兩邊加起來直徑頂多275億光年,怎么會冒出個930億光年?關鍵在于,空間本身一直在膨脹。

138億年前發出這些光的那些遙遠天體,光剛出發的時候距離沒這么遠,可在這一路奔波過來的138億年里,空間被越拉越大,天體也就被"甩"得越來越遠。等光終于抵達地球,光源本身現在的距離已經超過了460億光年。乘以2,就是930億光年這個數。

光速大約每秒30萬公里,是目前人類已知最快的速度,聽著挺唬人,可放到宇宙尺度里就顯得慢吞吞的。

以光速飛,從地球到月球用不到2秒;到離太陽系最近的那顆恒星,得四年多;到銀河系中心,兩萬五千年;至于要抵達可觀測宇宙的邊界,按現在的距離算,需要跑上四百多億年。

哪怕你把速度飆到"一秒一光年"這種徹底科幻級別的水平,邊緣依舊遙不可及——因為邊緣本身還在往外跑。科普里有個常用的比喻:地球在可觀測宇宙里的大小,大致相當于太陽系里一個病毒的大小。

聽著很震撼,可仔細一琢磨,這個比喻其實沒起到多大作用——我們既沒法真正體會病毒有多小,也沒法真正體會太陽系有多大,兩頭都是抽象的東西,比來比去還是抽象。

所以更樸素的說法是:可觀測宇宙已經大得離譜,而整個宇宙比它還要大得多,多到我們大概率永遠也測不到邊。

空間很可能是無限的,或者至少是沒有邊界的。

至于"無限"和"沒有邊界"這兩個說法之間的差別,那又是另一個話題。

回到"一秒一光年"這個假想，如果那艘飛船真能這么飛,那么出發一秒后,我們就到了太陽系的邊緣,也就是奧爾特云那一帶。這里距太陽大約一光年,是彗星和柯伊伯帶小天體的老巢,大部分由水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳、氰化氫這些凍結物構成,冷得嚇人。

繼續飛7小時左右,我們就沖到了銀河系中心,那里蹲著一個質量約400萬個太陽的超大質量黑洞——人馬座 A*,恒星在它周圍以極高的速度旋轉,偶爾還能看到潮汐撕裂、噴流、引力透鏡這樣的場景。

再飛一個月,視野就跨到了本星系群,直徑約1000萬光年,最顯眼的兩個成員是我們的銀河系和距離約220萬光年的仙女座星系。就算跑到這里,也不過是走完了通往可觀測宇宙邊界路上極小的一段。

聊完尺度和距離,接下來一個讓很多人糾結的問題——宇宙的中心到底在哪兒?答案帶點讓人意外的味道:可觀測宇宙是有中心的,那個中心就是我們自己。

原因也很直白,可觀測宇宙的定義本來就是"從地球往外看能看到的空間",那它當然是以地球為中心的一片區域。這就像一個人爬到高塔上四處張望,他所能看到的圓形地平線,必然是以他所站的這座塔為圓心的。

換一個人、換一座塔,圓心自然也就換了。

說得更嚴謹一點,你、我、每一個人,其實都是自己那一片可觀測宇宙的中心。

聽起來挺霸氣,但可別得意——這并不意味著我們真的位于整個宇宙的中心。就像高塔并不是整個地球的中心,它只是它自己那圈地平線以內的圓心而已。

你看不到地平線之外,不代表地平線外面什么都沒有。

可觀測宇宙也是同樣的道理，至于整個宇宙有沒有中心,幾乎可以肯定是沒有的——大爆炸并不是從某個具體的點炸開,而是每一個點都在同時膨脹,壓根找不到一個可以標記為"原點"的位置。還有一個挺有意思的細節。

我們的觀測視野其實一直在擴大，每過一秒鐘,都會有新的、比之前更古老一點的光抵達地球,它們來自比原來更遠一點的地方,量化下來大約是每秒3光秒。

也就是說,什么都不用做,只要等著,宇宙自己就會把更遠處的舊光一點點送到我們眼前。可觀測宇宙就是這樣一點一點變大的。

1929年,哈勃通過觀測發現,星系普遍在遠離我們,而且越遠的星系退行得越快,這就是后來教科書上寫的哈勃定律。

用來量化膨脹速度的那個數字叫哈勃常數,最新的一個測量值大約是每兆秒差距每秒73.2±1.3公里,也就是說每相隔326萬光年,兩個星系之間的退行速度就要多出73公里每秒。

麻煩的是,用不同方法測出的哈勃常數對不上號,這就是所謂的"哈勃張力",暗示我們對宇宙的理解可能還有短板。不過不管爭議怎樣,宇宙正在膨脹這件事是板上釘釘的,主流理論里推動它加速膨脹的,是占據全宇宙約70%能量密度的暗能量。

把這幾個問題合起來過一遍,答案就清晰了。

宇宙有多大——可觀測宇宙直徑約930億光年,整個宇宙的直徑可能是無限的。

宇宙有邊緣嗎——可觀測宇宙有,任何方向上都在460億光年之外;整個宇宙有一個時間上的起點,也就是我們說的"開始",但空間上幾乎肯定沒有邊緣。宇宙有中心嗎——可觀測宇宙的中心就是你自己,但整個宇宙幾乎肯定沒有中心。

宇宙在變大嗎——在變大,一方面是空間本身在膨脹,把可觀測宇宙和整個宇宙一起往外撐;另一方面是時間越走越長,來自更遠處的古老光線陸續抵達,我們能看到的范圍也隨之擴大。

所以就算人類真能一秒飛一光年,也別指望飛到宇宙的邊緣。

460億光年外的邊界仍然要跑460億秒,更何況在你跑的這段時間里,那個邊界還在被膨脹繼續推遠。物理上,這不是難,是根本追不上。