宇宙是无限的,还是有极限?

如果宇宙正在膨胀,那么它膨胀到什么地方,又从什么地方膨胀出来?宇宙的边缘在哪里,中心在哪里?

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

经过一个世纪对宇宙的广泛观察和理论见解,将人类对宇宙的看法推向了极限,我们终于可以自信地说,宇宙是无限的。

或者不是。情况很复杂。

让我们从可以肯定地说的事情开始:我们生活在一个不断膨胀的宇宙中。但如果宇宙正在膨胀,那么它会膨胀成什么呢?它是从什么开始扩展的?宇宙的边缘在哪里,中心在哪里?

膨胀的宇宙

很容易想象一个不断膨胀的宇宙,并且有很多类比可以帮助指导我们的思维。我们可以想象在气球表面画一些小星系,然后给气球充气,看看星系之间的距离越来越远。我们可以想象烤一条面包,里面有葡萄干,然后看看随着面包的发酵,葡萄干之间的距离越来越远。

星系

但气球既有中心又有边缘。面包有中心和外壳。那么宇宙的中心在哪里,边缘在哪里呢?

这是一个令人不安的答案:大爆炸没有中心,也没有边缘。这怎么可能有道理呢?

大爆炸

让我们从中心开始。大爆炸从哪里开始?就在这里。就在那里。在下一个星系里。大爆炸同时发生在各处。它必须发生在任何地方,因为根据定义,任何地方都是宇宙的一部分。这不是发生在太空某处的爆炸。当宇宙第一次开始膨胀时,那是一次空间爆炸。这不是一个地方,而是一个时间。

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现在硬币的另一面呢?如果宇宙正在膨胀,它会膨胀成什么?我们正在膨胀的面包中的面包皮在哪里,我们所处的烤箱又是什么呢?

宇宙
显示宇宙时间线(从大爆炸到今天)的插图。 (图片来源:RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA)