宇宙有多大，宇宙外面是什么

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Answer 1

宇宙外面是什么？宇宙到底有多大？相信很多人都曾经试图找到这个问题的答案，事实上物理学家们研究宇宙已经很久了。宇宙之外是什么样子还是未知数。相信看完下面的内容，或许对于您找到答案有所帮助。

首先我们要知道什么是宇宙，宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中，在时间上没有开始没有结束，在空间上没有边界没有尽头。宇宙是多样又统一的；多样在物质表现状态的多样性；统一在于其物质性。宇宙是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。

宇宙起源是一个极其复杂的问题。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，许多科学家认为，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，瞬间产生巨大压力，之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。

哈勃体积之外

我们可以在某些方面肯定的说宇宙之外是更多的宇宙。天文学家认为太空是无限的，宇宙之外的空间也和可观测到的宇宙一样充满了能量、星系等等存在。如果真的是这样，那么宇宙之外的存在些什么变成了一个非常奇怪的问题。

在哈勃体积之外，你不仅仅会发现更多不重样的行星——看见任何东西都有可能(小编：看到42)。没错，任何东西。如果你看的够远你会看见另一个宇宙的你，他今天早饭没有吃鸡蛋而是吃的燕麦粥，你会看见另一个不吃早饭的你，你会看见一个天没亮就爬起来抢银行的你。实际上，宇宙论者认为如果你观测地足够远，你会进入另一个哈勃体积——一个完美复刻版的我们生活的宇宙。在10188米之外的另一个宇宙里有一个和你完全相同的人做着和你完全相同的事情。听上去不太可能，但是无限这个概念比无限本身还要更加无限。[page]

暗流星系团

2008年天文学家发现宇宙中成团的物质好像正在以极高的速度朝着同一个方向运动，这个现象用可见宇宙中的任何引力模式都无法进行解释。速度达到每小时2百万英里(321.8万公里)。2010年的新进观测结果确认了这种现象——暗流。这种物质的运动过程挑战了所有对大爆炸后宇宙整体物质分布的预测。可能的原因之一：哈勃体积之外的巨大质量结构产生的引力对本宇宙的影响结果。这意味着在我们观测范围之外的无限宇宙中存在着不可确定的构造。这些构造可能以任何形态出现，有可能是一大块物质和能量的结合体，其体量之大超乎人类想象，也有可能是其他宇宙来的奇怪弯曲漏斗状引力。

宇宙是无限多的泡泡

说到底哈勃体积之外的宇宙还是宇宙，只是我们看不到。这些地方和我们观测到的宇宙遵循同样的物理规律和各种常量。宇宙大爆炸后，宇宙就在不断膨胀，膨胀中会导致太空中产生泡泡。每个泡泡里面都是停止膨胀的宇宙，每个泡泡里面都有各自的物理法则。这种理论认为宇宙无限，泡沫本身也是无限(你可以在某个无穷集合中挑一个无穷数，还是包含于这个无穷集合)。即便你能逃出泡泡的边界，泡泡外的宇宙空间依然在膨胀，无论你以多块的速度追赶你都无法探索到其它的泡泡。[page]

黑洞产卵宇宙论

物理学家Lee Smolin提出过一种新的理论，他认为我们宇宙中的每个黑洞都会创造一个新的宇宙。而每一个新的宇宙的物理定律又和之前的宇宙有些许不同。Smolin提出了一种自然选择的宇宙论，如果某些物理法则可更频繁地生成黑洞，就能创造更多宇宙。同时没有黑洞形成的宇宙只能等死。

有许多平行宇宙

关于平行宇宙的理论就太多了，目前接受程度最高的几种理论中，有一种是弦理论的进化版本：认为有几层膜在其它维度震动。简单的说这些涟漪一样的在11维度震动的膜就是我们的宇宙之外的其它宇宙。涟漪运动效应可以帮助解释已观测宇宙的物质分布。这种理论认为重力之所以特殊的原因是重力是从其它维度中的其它宇宙泄露到我们这个维度的这个宇宙的。(这也能解释为什么重力相较其它基本力如此微弱)。

宇宙有多大？  

想要了解宇宙究竟有多大，请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳，那么另一颗代表距离太阳最近的恒星：比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言，比如上海的读者，这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内，而对于一些小国的居民而言，这颗硬币可能都已经放到外国去了。[page]

而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时，就会麻烦的多了。比方说，相对于你的那颗硬币太阳，银河系的直径将是大约1200万公里，这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的，宇宙的尺度是惊人的，几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。

但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容：

1 宇宙的尺度

宇宙的尺度我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体

这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的，也或许它确实拥有某种边界，也就是说如果你旅行的时间足够长，你最终将回到你出发的地方，就像在地球上那样，类似在一个球体的表面旅行。

科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧，但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算，那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值，那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年，这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢？

答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是：它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝，由于宇宙的整体膨胀，所有的星系将离我们越来越远，直到最终留给我们一个一片空寂的空间。

奇异的是，这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了，事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心，但是我们确实居于可观测宇宙的中心，这是一个直径约为930亿光年的球体。[page]

2 充斥着星系

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一这是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一

这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大，完整的图像是下面这幅图，其中包含有1万个星系，从局部放大图中，你可以看到一些星系的细节。

完整的图像完整的图像

当你看着这些遥远的星系，你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去，你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子，那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述，那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。

宇宙处于不断的膨胀之中，但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀，在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸，就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波，对于它而言，波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离，简单的说，就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远，当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大，光线也就越红。

如果使用这种描述方法，那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9，天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。[page]

3 最遥远的天体

最遥远的天体最遥远的天体

这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系，这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片，这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。

这一星系的红移值约为10，这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单，在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比，在那一时期，天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫，但是正是在这一短暂的时期内，小型星系大量聚合形成了大型的星系。

但是这里需要指出的是，天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值，这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前，科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。[page]

4 最遥远的距离

最遥远的距离最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。[page]

5 星系蝴蝶图

星系蝴蝶图星系蝴蝶图

天文学家们向宇宙张望，他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团，超星系团，大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。

天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图，这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，来自早期宇宙，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。

在全部这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文此处的配图则来自另一项巡天计划：6dF星系巡天，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区我们都无法进行观测。[page]

6 邻近的超星系团

邻近的超星系团邻近的超星系团

在距离地球比较近的空间内，天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。

我们的银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，我们的银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。

另一个超星系团很值得关注，那就是后发座超星系团，因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。[page]

7 暗物质和暗能量

暗物质和暗能量暗物质和暗能量

这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在，科学家们认为它们遍布宇宙各处，但是我们却看不到也摸不着。它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用，而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。不过它会产生引力，通过它对周遭空间施加的引力效应，科学家们能够感受到它们的存在。

是的，我们能够感觉到暗物质确实存在。比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量，但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍。这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。这样的事实是难以解释的，但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质，一切也就不奇怪了。

事实上，根据计算结果，宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。但是暗物质尽管强大，却仍然不足以统治宇宙。真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质：暗能量。普通物质和暗物质有一个共同点，那就是它们都拥有质量，并向周围空间施加引力影响，换句话说，它们的作用是让物质聚拢，让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀！毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。[page]

8 宇宙之网

宇宙之网宇宙之网

星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大，有些直径可达3亿光年，其中几乎空无一物。但是这样说并不正确，因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有，但实际上这里充斥着暗物质。

这里这张图是一份计算机模拟结果，它显示我们的宇宙呈现一种纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。这种复杂结构的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。随着宇宙膨胀，这些微小的高密度区去逐渐吸引更多的物质向其聚集，这种效应持续上百亿年，其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。[page]

9 检验宇宙模型

检验宇宙模型检验宇宙模型

2005年，一个国际天文学家小组试图检验现有的宇宙学理论是否正确。他们进行了一项名为“千年运行”的模拟计划，在计算机中他们模拟100亿个粒子在一个边长为20亿光年的立方体空间中，按照我们现有的理论去作用于它们，是否能得到某种我们所预期的结果。

这项模拟实验中考虑了普通物质，暗物质和暗能量因素，成功地再现出宇宙从混沌逐渐显现类似于我们今天所观察到的宇宙大尺度结构。在模拟运行的过程中，研究人员们目睹了宇宙中大质量黑洞的出现，强大的类星体发出剧烈的辐射，模拟的结果中还出现了大约2000万个星系。正如文中此处展示的那样，研究人员们发现模拟的结果产生出一个和我们所观察到的现实宇宙非常相似的状态。

Answer 2

这个比较复杂，涉及爱因斯坦的相对论，爱因斯坦曾提出宇宙有限而无边的理论，简单说就是宇宙相对我们地球来说有界限但却找不到它的边际。当代科技发现了宇宙的红移现象，及行星和星云的能量在朝远离宇宙中心的方向扩散，证明宇宙是在膨胀的。至于宇宙大小是有限的那么宇宙外面是什么这个问题不能简单地从空间的角度看，因为宇宙学很大程度上涉及到时间，及时空坐标系，而不是像我们现在地球上这样看 物体的膨胀单单看空间体积就可以了（因为我们的速度相比较光速是可以忽略不计的）。
此外宇宙学的很多理论是得不到证明的，比如即使现在证明了宇宙是有限的，我们也不可能飞到宇宙的边际去证明。这也就是施蒂芬霍金——当代最伟大的宇宙学家始终不能获得诺贝尔奖的原因。

针对YLouis的回答的补充：
1917年，爱因斯坦发表他的第一篇宇宙论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考察》。象他多次以一篇论文开创一个领域一样，这篇论文宣告了相对论诞生。虽然时间已经过去六十多年了，但是，这篇论文所引进的许多观念至今仍富有生命力。在探索宇宙中，爱因斯坦首先指出无限宇宙与牛顿理论二者这间存在着难以克服的内在矛盾。在原则上，根据牛顿力学不能建立无限宇宙这一物理体系的动力学。从牛顿理论和无限宇宙这两点出发，根本得不到一个自洽的宇宙模型。因此，必然是：或者修改牛顿理论，或者修改无限空间观念，或者对二者都加以修改。爱因斯坦放弃了传统的宇宙空间三维欧几里得几何的无限性。他根据广义相对论建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型。在这个模型中，宇宙就其空间广延来说是一个闭合的连续区。这个连续区的体积是有限的，但它是一个弯曲的封闭体，因而是没有边界的。
这里我不过说了通俗易懂点：）。
红移确实和“有限无边”理论是两码事。
一个天体的光谱向长波（红）端的位移叫做红移。通常认为它是多普勒效应所致，即当一个波源（光波或射电波）和一个观测者互相快速运动时所造成的波长变化。美国天文学家哈勃于1929年确认，遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去，同时，它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。这一普遍规律称为哈勃定律，它成为星系退行速度及其和地球的距离之间的相关的基础。这就是说，一个天体发射的光所显示的红移越大，该天体的距离越远，它的退行速度也越大。红移定律已为后来的研究证实，并为认为宇宙膨胀的现代相对论宇宙学理论提供了基石。上个世纪60年代初以来，天文学家发现了类星体，它们的红移比以前观测到的最遥远的星系的红移都更大。各种各样的类星体的极大的红移使我们认为，它们均以极大的速度（即接近光速的90%）远离地球而去；还使我们设想，它们是宇宙中距离最遥远的天体。

光是由不同波长的电磁波组成的，在光谱分析中，光谱图将某一恒星发出的光划分成不同波长的光线，从而形成一条彩色带，我们称之为光谱图。恒星中的气体要吸收某些波长的光，从而在光谱图中就会形成暗的吸收线。每一种元素会产生特定的吸收线，天文学家通过研究光谱图中的吸收线，可以得知某一恒星是由哪几种元素组成的。将恒星光谱图中吸收线的位置与实验室光源下同一吸收线位置相比较，可以知道该恒星相对地球运动的情况。

红移实际上是证明史蒂芬霍金的宇宙爆炸论的有利证据。即星体的能量在朝远离中心的方向扩散。

至于史蒂芬霍金为什么不能获得诺贝尔奖，我也想说明一下史蒂芬霍金的理论已经获得大多数科学家的认可，他本人也被公认为目前最伟大的理论物理学家，注意是理论物理学家。
因为诺贝尔奖的获奖项目必须有严密的理论并且有实际成功的实验予以证明。无论是物理学奖、化学奖、生物学奖 、以至经济学奖都是如此。为证明史蒂芬霍金的宇宙爆炸理论，我们不可能，也没有科技飞到宇宙的中心，实地测量那里的能量谱线，又飞到宇宙的边际，测量红移谱线，进行比对论证。这也是史蒂芬霍金一直不能得到诺贝尔奖的根本原因。

再补充：
在“有限无边”的说明中，我似乎没有提到所谓的中心一词……
至于宇宙中心，可能我应该解释一下，这实际指的是宇宙最初大爆炸的起源地。宇宙爆炸模型通俗讲就是宇宙的形成起源于一次大爆炸，而爆炸源地、也就是这里所指的宇宙中心，那里的物质密度非常的高。而宇宙的膨胀就是爆炸形成的各类星体向爆炸源的相反方向远离。目前我们是通过红移现象观察到的。这个解释与“无论在宇宙中的哪一点上，看到的周围的星体都是有红移运动的”是一致的。因为所有的星体都是在向远离中心的相反方向移动，只不过他们的红移不同罢了。

另外，简单学过相对论的都知道，如果物体的运动速度接近光速级别，那么它的空间尺寸会变小。举个例子，假设一把尺，以接近光速的速度掷出，那我们看道运动中尺的长度要比静止时短。所以在宇宙空间的讨论时，应该要考虑时间的坐标。

至于史蒂芬霍金不能获得诺贝尔奖的原因，大家各有各的想法，在此不过交流，没有必要强求同一。

或许是我的表达能力不够好，确实，宇宙就是那次爆炸形成的。这里所谓的中心，其实是指宇宙目前质量密度相对最大的地方，有点像核心区域的意思。总所周知 ，宇宙物质的分布是不均匀的。就好像太阳系，以太阳为中心旋转，而太阳系又位于银河系的边缘，围绕银河系旋转一样，中心的物质质量和密度是最大的。

至于宇宙空间的讨论，应该还是要考虑时间的因素。很简单，我们是站在地球的角度在讨论宇宙行星等的运动。好比上面提到的“各种各样的类星体的极大的红移使我们认为，它们均以极大的速度（即接近光速的90%）远离地球而去”。既然有速度，有红移谱线就一定有时间这个参量。速度是单位时间物体通过的距离，谱线能量计算涉及频率，而频率正是周期的倒数。这都涉及时间的参量。

Answer 3

　　一、宇宙外面是什么

　　“宇宙到底是什么样子?”目前尚无定论。值得一提的是史蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。比如，我们的地球就是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到北极，还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。地球如此，宇宙亦是如此。

　　怎么理解宇宙比地球多了几维呢?举个例子：一个小球沿地面滚动并掉进了一个小洞中，在我们看来，小球是存在的，它还在洞里面，因为我们人类是“三维”的;而对于一个动物来说，它得出的结论就会是：小球已经不存在了!它消失了。为什么会得出这样的结论呢?因为它生活在“二维”世界里，对“三维”事件是无法清楚理解的。同样的道理，我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。这也正是对于“宇宙是什么样子”这个问题无法解释清楚的原因。

　　1、均匀的宇宙

　　长期以来，人们相信地球是宇宙的中心。哥白尼把这个观点颠倒了过来，他认为太阳才是宇宙的中心。地球和其他行星都围绕着太阳转动，恒星则镶嵌在天球的最外层上。布鲁诺进一步认为，宇宙没有中心，恒星都是遥远的太阳。

　　无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说，都认为宇宙是有限的。教会支持宇宙有限的论点。但是，布鲁诺居然敢说宇宙.是无限的，从而挑起了宇宙究竟有限还是无限的长期论战。这场论战并没有因为教会烧死布鲁诺而停止下来。主张宇宙有限的人说：“宇宙怎么可能是无限的呢?”这个问题确实不容易说清楚。主张宇宙无限的人则反问：“宇宙怎么可能是有限的呢?”这个问题同样也不好回答。

　　随着天文观测技术的发展，人们看到，确实像布鲁诺所说的那样，恒星是遥远的太阳。人们还进一步认识到，银河是由无数个太阳系组成的大星系，我们的太阳系处在银河系的边缘，围绕着银河系的中心旋转，转速大约每秒250千米，围绕银心转一圈约需2.5亿年。太阳系的直径充其量约1光年，而银河系的直径则高达10万光年。银河系由1000多亿颗恒星组成，太阳系在银河系中的地位，真像一粒砂子处在北京城中。

　　后来又发现，我们的银河系还与其他银河系组成更大的星系团，星系团的直径约为107光年(1000万光年)。目前，望远镜观测距离已达100亿光年以上，在所见的范围内，有无数的星系团存在，这些星系团不再组成更大的团，而是均匀各向同性地分布着。这就是说，在10的7次方光年的尺度以下，物质是成团分布的。卫星绕着行星转动，行星、彗星则绕着恒星转动，形成一个个太阳系。这些太阳系分别由一个、两个、三个或更多个太阳以及它们的行星组成。有两个太阳的称为双星系，有三个以上太阳的称为聚星系。成千亿个太阳系聚集在一起，形成银河系，组成银河系的恒星(太阳系)都围绕着共同的重心——银心转动。

　　无数的银河系组成星系团，团中的各银河系同样也围绕它们共同的重心转动。但是，星系团之间，不再有成团结构。各个星系团均匀地分布着，无规则地运动着。从我们地球上往四面八方看，情况都差不多。粗略地说，星系固有点像容器中的气体分子，均匀分布着，做着无规则运动。这就是说，在10的8次方光年(一亿光年)的尺度以上，宇宙中物质的分布不再是成团的，而是均匀分布的。由于光的传播需要时间，我们看到的距离我们一亿光年的星系，实际上是那个星系一亿年以前的样子。所以，我们用望远镜看到的，不仅是空间距离遥远的星系，而且是它们的过去。从望远镜看来，不管多远距离的星系团，都均匀各向同性地分布着。

　　因而我们可以认为，宇观尺度上(10的5次方光年以上)物质分布的均匀状态，不是现在才有的，而是早已如此。

　　于是，天体物理学家提出一条规律，即所谓宇宙学原理。这条原理说，在宇观尺度上，三维空间在任何时刻都是均匀各向同性的。现在看来，宇宙学原理是对的。所有的星系都差不多，都有相似的演化历程。因此我们用望远镜看到的遥远星系，既是它们过去的形象，也是我们星系过去的形象。望远镜不仅在看空间，而且在看时间，在看我们的历史。

　　2、有限而无边的宇宙

　　爱因斯坦发表广义相对论后，考虑到万有引力比电磁力弱得多，不可能在分子、原子、原子核等研究中产生重要的影响，因而他把注意力放在了天体物理上。他认为，宇宙才是广义相对论大有用武之地的领域。

　　爱因斯坦1915年发表广义相对论，1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中，宇宙的三维空间是有限无边的，而且不随时间变化。以往人们认为，有限就是有边，无限就是无边。爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来。

　　一个长方形的桌面，有确定的长和宽，也有确定的面积，因而大小是有限的。同时它有明显的四条边，因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬，无论朝哪个方向爬，都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展，成为欧氏几何中的平面，那么，这个欧氏平面是无限无边的二维空间。

　　我们再看一个篮球的表面，如果篮球的半径为r，那么球面的面积是4πr的2次方，大小是有限的。但是，这个二维球面是无边的。假如有一个小甲虫在它上面爬，永远也不会走到尽头。所以，篮球面是一个有限无边的二维空间。

　　按照宇宙学原理，在宇观尺度上，三维空间是均匀各向同性的。爱因斯坦认为，这样的三维空间必定是常曲率空间，也就是说空间各点的弯曲程度应该相同，即应该有相同的曲率。由于有物质存在，四维时空应该是弯曲的。三维空间也应是弯的而不应是平的。爱因斯坦觉得，这样的宇宙很可能是三维超球面。三维超球面不是通常的球体，而是二维球面的推广。通常的球体是有限有边的，体积是4/3πr的3次方，它的边就是二维球面。三维超球面是有限无边的，生活在其中的三维生物(例如我们人类就是有长、宽、高的三维生物)，无论朝哪个方向前进均碰不到边。假如它一直朝北走，最终会从南边走回来。

　　宇宙学原理还认为，三维空间的均匀各向同性是在任何时刻都保持的。爱因斯坦觉得其中最简单阶情况就是静态宇宙，也就是说，不随时间变化的宇宙。这样的宇宙只要在某一时刻均匀各向同性，就永远保持均匀各向同性。

　　爱因斯坦试图在三维空间均匀各向同性、且不随时间变化的假定下，救解广义相对论的场方程。场方程非常复杂，而且需要知道初始条件(宇宙最初的情况)和边界条件(宇宙边缘处的情况)才能求解。本来，解这样的方程是十分困难的事情，但是爱因斯坦非常聪明，他设想宇宙是有限无边的，没有边自然就不需要边界条件。他又设想宇宙是静态的，现在和过去都一样，初始条件也就不需要了。再加上对称性的限制(要求三维空间均匀各向同性)，场方程就变得好解多了。但还是得不出结果。反复思考后，爱因斯坦终于明白了求不出解的原因：广义相对论可以看作万有引力定律的推广，只包含“吸引效应”不包含“排斥效应”。而维持一个不随时间变化的宇宙，必须有排斥效应与吸引效应相平衡才行。这就是说，从广义相对论场方程不可能得出“静态”宇宙。要想得出静态宇宙，必须修改场方程。于是他在方程中增加了一个“排斥项”，叫做宇宙项。这样，爱因斯坦终于计算出了一个静态的、均匀各向同性的、有限无边的宇宙模型。一时间大家非常兴奋，科学终于告诉我们，宇宙是不随时间变化的、是有限无边的。看来，关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。

Answer 4

从最新的观测资料看，人们已观测到的离我们最远的星系是137亿光年。也就是说，如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出，那么要经过137亿年才能到达地球。这137亿光年的距离便是我们今天所知道的宇宙的范围。再说得明确一些，我们今天所知道的宇宙范围，或者说大小，是一个以地球为中心，以137亿光年的距离为半径的球形空间。当然，地球并不真的是什么宇宙的中心，宇宙也未必是一个球体，只是限于我们目前的观测能力，我们只能了解到这一程度。
所以宇宙没有边界，以我们的观测能力决定了我们能看多远，我们的观测能力在发展，观测的范围也在变大。不过按照宇宙大爆炸的理论，宇宙还在不断的扩大。

茫茫宇宙无边无际，其深邃让人难以想象， 1999年4月，美国纽约州立大学的一个天文研究小组，利用"哈勃"太空望远镜的巨大威力。经过2年多时间的周密观测，并用电子计算机进行科学处理，剔除了分布在该方向上交迭在一起的400多个天体图像，终于"请"出了一个最古老星系，从它退行膨胀的速度高达光速的96.66%推算，它应处于137亿光年的宇宙边缘！

137亿光年的距离实在难以比喻，连最快的光也要疾行137亿年才能到达。 由此可见，这个最远的星系也是宇宙大爆炸后不久的天体，是极其珍贵的最古老的"宇宙化石"，因为在探索宇宙起源、演化，宇宙早期历史将有无可估量的意义。

宇宙不是无限的，或者说，我们所居住的这个狭义的宇宙并不是无限的。它的边界在哪里、以何形式存在现在尚在争论，但“我们的宇宙”不是无限的，这个观点基本已经得到了认同。

现在一个观点认为，在宇宙的边缘时空是扭曲的，就是说你能无限接近它，但无法到达它。
至于广义的宇宙，即“我们的宇宙”之外的宇宙是否无限，这个就说不清了，正如无法对夏虫语冰，现在的人类科技对此还毫无认识，现在的研究尚未突破我们的宇宙这个范围。

宇宙是无限的,但是是有界的.霍金理解的宇宙就象一个篮球一样,你在球面上无法找到起点和终点,但它却是有界的.就象很多天文学的书籍里面都有介绍,如果看看斯蒂芬.霍金的著作会明白得更多.

或者从大爆炸理论里可以得到,我们的宇宙仍然在膨胀之中,星系彼此仍然在退行,也就是我们所认识的宇宙仍然在膨胀,在延伸,在扩大,但还没有到它的尽头。

Answer 5

霍金的形容最好，“宇宙是有限而无界的”。

这话眨眼看去似乎充满矛盾，而我们又该如何去理解呢？宇宙不是无限的，这已经被现代物理证明，我们已经明白我们身处的宇宙其实开始于大爆炸的奇点，然后，宇宙才有了时间。空间和时间是不可分的，单独理解他们的存在没有意义。随后，宇宙在时间中不断膨胀，到目前为止，我们通过观测知道宇宙依然处在膨胀的过程中，并且没有停止和收缩的趋势。由此可见，我们的宇宙并不是无限大的，也不是均匀存在的，事实上他在不断膨胀扩大。他开始的一点并不是物质意义上的一点，而是一个没有空间和时间概念的奇点，在这里，一切我们世界所理解的东西都是毫无意义的。

但是同时我们还应该知道，宇宙又是没有边界的，不能用我们传统概念的边界来理解宇宙。所以才有了这样的形容，宇宙是有限但无界的。

如何理解这无界呢？这就好像我们处在地球表面，地球是有限大小的，但是我们在地球的表面却找不到地球的边界，因为他是球形的，所以在二维的地球表面，地球是无界的，而在三维空间，地球却是有限的。他有大小体积以及形状。

宇宙存在相同的道理，在三维空间，宇宙是无界的，当你自以为奔向遥远的宇宙边界时，其实只不过是在弯曲的时空中兜圈子，因而永远也无法发现宇宙的边界。就好像你沿着弯曲的地表去寻求地之界一样，你是无法找到地球的边缘的。

然而，当我们跳出现实的三维空间，而站在四维甚至更高维，却可以轻易的发现，这个宇宙是有限的，就如同我们站在太空看地球般一览无余。

不难看出，如果我们游荡在地球表面去寻找边界无异于缘木求鱼，可是我们一旦明白这一点，利用飞船离开了地球表面，一切都清晰了起来，可以说，我们在那时候离开了二维，走向了三维，因而轻易的发现了地球的秘密。同理，当我们发现了另外一个方法而告别三维空间，走向更高维的时候，我们就立即从自己所在的那一点，离开了本宇宙而最终看到宇宙的真相。这个方法，或许就是霍金描述的虫洞，也说不定答案就在宇宙中天然存在的黑洞，那一些奇点所在的地方。那么是不是可以这样想象，我们的宇宙之外，还有无数的其他宇宙，只不过他们存在的形式并不是我们形象的三维空间，而是多维的，超越我们的视觉印象。

离开了地球表面的束缚，我们才发现世界上存在无数个地球，离开三维宇宙的束缚，或许才能让我们明白，这个世界上，我们的宇宙并不孤独。

因此，要想明白所谓宇宙之外，就必须要求人类超越我们目前的宇宙，而这在目前的科技和认识条件下，还无法做到，所以我们都在想象并探索。