宇宙到底有没有边缘，人类为什么永远看不到呢？

我们的宇宙从一声巨响开始，然后是一个很大的一声，但是它如何结束仍然是一个谜。熵效应会使其像冷却的火焰一样冷却并喷出吗？还是宇宙的持续膨胀会撕裂接缝处的时空？在《天涯海角：天体物理学》中，北卡罗莱纳州立大学理论宇宙学家兼助理教授凯蒂·麦克博士分析了最前沿的理论，探讨了五种可能的宇宙场景不再是。在下面的摘录中，麦克解释了为什么我们的可观测宇宙被限制在一个450亿光年宽的空间范围内，而该空间范围的扩展速度可能超过光速。

今天可观测的宇宙可能比您想象的要大。“可观察的”部分是指我们的粒子范围内的区域。鉴于光速和宇宙年龄的限制，我们将其定义为我们可能看到的最远距离。由于光传播需要时间，并且从我们的角度来看，更远的物体在过去更远，因此必须有与时间开始本身相对应的距离。一个距离，如果光束在第一时刻开始出现，它将需要整个宇宙的年龄才能到达我们。这定义了粒子视界，这是我们可以观测到的最远的东西，即使从原理上来说也是如此。知道宇宙大约有138亿年的历史，逻辑就会告诉您粒子视界必须是半径138亿光年的球体。但这是假设一个静态的宇宙。实际上，既然宇宙一直在膨胀，那么距离足以将其光发射给我们138亿年前的事物现在又相去甚远，大约是450亿光年。因此，我们可以将可观测的宇宙定义为以我们为中心的半径约450亿光年的球体。

我们最接近地看到“边缘”是宇宙微波背景，它的光几乎来自粒子水平线。但是离我们更近一些，我们还可以看到距离现在超过300亿光年远的古代星系。但是，我们从这些星系看到的光在它们到达如此难以置信的距离之前就已经开始穿越宇宙。如果没有，我们将根本看不到它们，因为来自它们的光现在永远无法到达我们。

事实证明，在一个均匀扩展的宇宙中，越远的事物消退得越快，不可避免的是存在一定距离，在该距离之外，视在的衰退速度快于光速，因此光无法赶上。

你可能会说。“没有什么能比光速更快！” 这是一个公平的观点，但实际上并没有导致矛盾。虽然没有什么可以比光在太空中传播更快，但是没有规则可以限制事物在距离彼此之间越来越大的空间中发生距离的速度。

鉴于我们实际能看到的距离，银河系目前离我们的移动速度快于光速的距离惊人地接近。我们称其为哈勃半径，距离这里约140亿光年。我在第3章中提到过，我们可以通过其红移因子来标记到物体的距离，红移因子是由于宇宙膨胀而使它们的光向光谱的红色（低频/长波长）部分偏移的量。哈勃半径范围内的一个物体将具有约1.5的红移，这意味着自发出光以来，光波和宇宙本身已经扩展到其原始长度的两倍半。但是，就宇宙学而言，即使是完全无法想象的距离，也即将来临。我们已经看到个别超新星发生了近4次的红移。

那么，我们如何看待如此遥远的许多事物，它们以比光速还远的速度向我们后退，并且事实上一直如此？如果某物体以超过光速的速度移动，那么从它发出的光束就会离我们越来越远，而不是更近。诀窍在于，很久以前，当宇宙变小并且膨胀实际上正在减慢时，我们所拾取的光就离开了光源。因此，光束最初是由远离我们的空间扩展所携带的（即使它是朝我们的方向发射的），但最终随着扩展速度的降低而能够“追上”，并到达了宇宙的一部分足以使衰退速度小于光速。它从外面进入了我们的哈勃半径。

想象一下，您正站在一台非常长的跑步机中间，跑步速度快于跑步速度。即使以最快的速度运行，您也会退缩。但是，如果您不会向后拖动太远，并且跑步机足够慢地减速，则最终可以弥补丢失的地面并开始前进，然后从后端掉下来。因此，如果您所在的宇宙的膨胀速度正在减慢，那么随着时间的流逝，您将能够看到越来越多的远距离物体，因为来自远距离物体的光会追上膨胀。“安全区”中的膨胀速度小于光速，即哈勃半径，随时间增长，并且包围了之前位于其外部的物体。可以这么说，我们的视野正在扩大。

黑暗能量毁灭了一切。由于暗能量的存在，扩张不再放缓了—实际上，在过去的五十亿年中，它一直在加速发展。尽管哈勃半径在技术上仍在物理尺寸上增长，但它增长得如此缓慢，以至于扩张将先前可见的物体拉到了它之外。我们可以看到在加速开始之前，遥远的物体的光线进入了我们的哈勃半径，但是任何不在安全区域的光线现在将永远不可见。（稍后会详细介绍。）

即使没有暗能量的复杂性，膨胀的宇宙也很难缠住你的头。

宇宙在膨胀的事实意味着过去它很小：很好。

过去较小的事实意味着现在距离较远的事物在过去较近：好的。反过来，这意味着有一个非常遥远的星系，我们目前可以看到，数十亿年前，它就在附近：对。

很久以前，这个银河系射出了一束光，尽管它指向我们的方向，但它原本是直接从我们身边移开的，但是从我们的角度来看，它却停下来转过身，现在才到达：确实，从某个角度来看看来，这可能是有道理的。

哈勃半径可观察到的宇宙是其中很大的一部分，它使深不可测的事情发生了。现在，我将告诉您有关宇宙学的最令人惊讶的怪异现象之一。你知道什么东西在远处看起来更小吗？这是完全正常的事情。事物越远，看起来就越小。人们从飞机上看起来很小。远处的建筑物可以用拇指遮住。每个人都知道。

除了宇宙之外？没那么多。

当然，一会儿，距离越远的东西越小。太阳和月亮对我们来说看起来是一样的大小，因为即使太阳大得多，它也离我们很远。在数十亿光年中，星系越远，它看起来就越小。如您所料。但是在哈勃半径附近的某个地方，这种关系相反。超过那个距离，东西越远，它看起来就越大！当然，这对我们的天文学家来说非常方便，因为它使我们能够看到与我们极为遥远的星系中的结构和细节，而在一个明智的宇宙中，它看起来就像是无穷小点。但是，如果我们考虑太多，它似乎仍然是几何工作的完全不合理的方式。

发生这种逆转的原因与我们看到事物比光更快地离开我们的原因有关。过去，当光被发射时，它们更靠近。实际上，它们是如此接近，以至于它们覆盖了更多的天空。即使他们现在离我们很远，但他们发送给我们的“快照”一直在旅行，直到现在才到达我们身边，向我们展示了一个近在咫尺的鬼影。时光倒流，宇宙越小。因此，超出某个点之后，“过去的宇宙更小”与“光需要花费一定的时间才能到达此处”之间的平衡使得一个比另一个星系更远的星系实际上可能在距离近时更近它的光被发射了。