宇宙直径已达930亿光年 但相比于宇宙之“外”（其实它小如原子）

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图片所展示出的景象很震撼，不是吗？图片中从内向外展示了在观测尺度中的宇宙景色，最中心是太阳系，最外边看起来像藤曼一样的物质其实是可观测宇宙的最边界。

之所以呈现出这样的颜色，是图像被做了一定的处理，它们都是超大尺度下的宏观宇宙中的超星系团，每一处藤曼都代表着一片星系。

根据科学家们过去的观测，我们的宇宙尺度在观察范围内的直径已经达到了930亿光年，通过对天体的电磁辐射和宇宙诞生的时间推测，科学家们认为可观测宇宙中可能有2万亿个星系。

这还不是全部，如果从宇宙本身这个概念出发，我们所了解到的宇宙规模实际上相比宇宙之“外”（尚未能观测到的宇宙），如同原子一般小。

可以这么说，从“可观测”这个角度看，宇宙中任何一个位置都可以看作是观测中心，至于为什么探测不到边界，以及可观测范围宇宙如同原子一般小，这需要从多个方面来解释。

美丽的宇宙

文章接下来会从宇宙的观测模型、宇宙膨胀、粒子世界，以及可能的事件中来对此进行详细解答。

观测在时间和空间上的变化

人类对宇宙的观测并不是说在可观测这件事上被限制，而是速度最快的光，其自身也有局限性。光速的物理极限决定了信号传输不能超越光速，因此它也存在一个最大距离。而超过这个距离就无法检测到任何东西，因为信号还没有传输过来。

这其中的信号除了物体本身的辐射信号外，还有宇宙自身发射的微波背景辐射。随着宇宙膨胀的不断变化，本地超星系团之外的所有目前可观测物体最终都会出现时间冻结，同时发出的光也会越来越弱、越来越红。

宇宙微波背景

正如文章开头的图片所展示的那样，接近边界的藤曼越来越红，而且微弱。目前处于一定距离的物体所发出的光永远不会到达地球，这个距离大概在190亿秒差距（1秒差距=3.26光年）。

这和宇宙本身有什么关系呢？事实上，是宇宙变化影响了这一切。宇宙会出现今天我们所观测到的这样，很大程度是因为宇宙在膨胀。这种膨胀变化使得宇宙不断扩大，我们能够观察的东西会逐渐变得更少，这也使得我们的宇宙（可观测宇宙）可能会像一粒原子一般。

美丽的宇宙

宇宙膨胀不是简单的一种空间尺寸变化，它是可观测宇宙中任意两个给定的不受引力约束部分之间的距离，随着时间增加，发生一种内在的扩展。空间本身的尺度也会发生变化，这不需要空间存在于外部，也不涉及传统意义上的空间以及尺度变化的度量。

宇宙膨胀

我们可以对其进行一个简单的举例理解，在发生宇宙膨胀的地方，比如你正在朝向一颗树跑去，但由于你和树之间的空间出现膨胀，你们之间的距离在不断拉长，并且这种拉伸变化还会在新的膨胀中继续膨胀，所以你永远也到达不了终点。

在宇宙中对于观察者来说，所有的空间都在膨胀，除了最近的星系之间，星系之间的重力约束作用会减缓这种膨胀。空间内的物体移动变化看起来会比光速快，但实际上移动的是空间而不是物体本身。另外物体运动也不可能超过光速，这种空间尺度的膨胀即便是光速也无法追赶。

这种变化最终将会导致远离视界的天体会变得无法观测，因为光速没能突破这种距离变化，从而限制了我们可观测宇宙的大小。这种限制除了空间本身，还有粒子视界。

粒子视界是科学家观测宇宙的一个重要手段，它表示来自粒子的光可以传播到观察者的最大距离，代表了宇宙可观测区域和不可观测区域的边界。因此它在当前的宇宙研究中，定义了可观测宇宙的大小。

现今的大爆炸理论下的宇宙是目前主流的宇宙模型，在此模型下，有一个共移距离。宇宙学家在定义物体之间距离的两个密切相关的距离度量时，使用了共同移动距离和适当距离来表示两个物体的变化。

适当距离大致对应于遥远物体在标准宇宙模型时间中，特定时刻所处的位置，由于宇宙膨胀，它会随时间变化而变化。但共移距离会影响宇宙的膨胀，表现出一个不会因空间膨胀而随时间变化的距离。

粒子视界

因此，就共移距离来讲，粒子视界等于共形时间。对于粒子视界而言，由于宇宙的膨胀，它还不仅是宇宙年龄乘以光速，而是光速乘以共形时间。随着时间的流逝和共形时间的增长，粒子视界不断后退，这也导致我们观测到的宇宙大小总是在增加。

现在让我们回到宇宙膨胀上来，随着时间的推移，构成宇宙的空间就会出现更多变化，包括空间中的物质和能量。如果我们把宇宙假设成拓扑模型，早期宇宙暴胀模型的证据也暗示着“整个”宇宙比可观测宇宙大得多。

宇宙大爆炸

所以任何边缘或者奇异几何形状或拓扑都不能被直接观察到。因为光还没有达到宇宙的这些地方。因此，我们也可以假设在宇宙空间范围内它是无限大的，没有边缘或者其他连通性。

浩瀚的宇宙

综上所述，我们从宇宙大爆炸理论下的宇宙模型到宇宙暴胀理论中可以基本地了解这些变化，出于这种膨胀和粒子视界变化，我们的可观测宇宙显得微不足道了，小得就如同原子一般。从视界消退方面看，我们会变得越来越“小”，宇宙整体的膨胀使空间距离越来越大。

直到今天，宇宙仍然在不断地膨胀中，可观测宇宙中的结构显得非常奇特。

宇宙结构从恒星水平开始，然后星系群，再到星系团、超星系团。它们彼此之间还有薄片状结构以及藤曼。这其中的空隙非常巨大，并最终形成了一个巨大的泡沫状结构。

科学家通过宇宙微波背景辐射以及红移变化对宇宙模型进行了一种基本构建。宇宙膨胀在未来还会形成超大的空洞，超星系团之间会存在数十亿光年的间隔。

如今我们能够确定的最遥远天体是GN-z11星系，该星系在130亿年前就发生了爆炸，我们如今观察到的是遥远的过去，同时也是确定为最远的观测天体。

GN-z11星系

未来的宇宙观测将会处于一个加速变化的宇宙中，而且会出现不可观测事件。它们会在空间上被分开，对于某个参考系来讲，即便它们与我们现在的时间同步发生，也不会有任何信号会到达地球。

人类在宇宙中观察到的一切都是来自遥远过去的回音，我们身处在如原子般大小的宇宙中，在现在对未来进行预测，却在过去发现未来，时间和空间的跨度把现实变得奇异。

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