宇宙這玩意兒，有時真像藏著漏洞的設定。我們都知道，宇宙誕生至今約138億年，按常理，光速是宇宙最快速度，能觀測的極限半徑頂多138億光年?？商煳膶W家卻說，可觀測宇宙半徑達460億光年，直徑930億光年左右。這數(shù)字聽著就讓人懵圈——愛因斯坦的相對論失效了？還是宇宙在玩障眼法？

其實宇宙一直在“作弊”

我們先從大家糾結的“速度限制”說起。愛因斯坦老爺子早就告訴我們，任何物體的運動速度都超不過光速，每秒30萬公里的速度，在物理規(guī)則里就是鐵打的上限。這說法在實驗室里、在太陽系內都沒毛病，但放到宇宙大尺度上，事情就變得不一樣了。

如果宇宙是個固定不變的舞臺，所有星系都在這個舞臺上移動，那確實沒人能跑過光速。但關鍵是，咱們的宇宙根本不是靜止的，它一直在不?！伴L大”。

早在上世紀20年代，美國天文學家哈勃就發(fā)現(xiàn)了一個驚人現(xiàn)象：遙遠的星系都在慢慢遠離我們，而且距離越遠，遠離的速度越快。這就是哈勃定律。

這里要提醒一句，星系不是自己裝了發(fā)動機在飛，而是承載它們的宇宙空間本身在膨脹。

這種膨脹不是星系在空間里穿梭，而是空間自身的拉伸。所謂的“超光速退行”根本不是星系跑得多快，而是空間膨脹的速度疊加起來，超過了光速。

相對論并沒有翻車，它限制的是物質在空間里的運動速度，可沒限制空間本身的膨脹速度。只要不傳遞信息，空間想怎么膨脹都可以。

另外還有一點，這種膨脹還會帶來一個特別的效果——宇宙學紅移。光波在拉伸的空間里傳播，波長會被慢慢拉長。這和我們平時聽到的救護車遠去時聲音變低的多普勒效應不一樣，是空間結構變化帶來的直接結果。

說白了，宇宙就是在“鉆規(guī)則的空子”，通過拉伸自己的“場地”，讓遙遠的星系看起來像開了掛一樣在飛奔。

半徑能有460億光年？

搞懂了空間膨脹，460億光年這個數(shù)字就不難理解了。我們看到的那些遙遠星系，發(fā)出的光確實在宇宙里跑了很久。

比如觀測到的最古老光子，足足跑了138億年才抵達地球。但光在飛行的這138億年里，腳下的“路”也就是宇宙空間，一直在不停膨脹。光在往前跑，空間卻在往后“拉”，兩者疊加之下，當初發(fā)出這束光的星系，現(xiàn)在已經退到了更遠的地方。

科學家們計算后得出結論：把光子實際飛行的距離，加上138億年來空間膨脹額外增加的距離，那個星系現(xiàn)在距離我們大約是460億光年。

這就是可觀測宇宙的由來。這里要提醒一句，460億光年只是理論上能看到的邊界，實際上，邊界之外還有更廣闊的宇宙區(qū)域，只是那些地方的光永遠到不了地球。

話說回來，這還帶來一個有點絕望的結論。暗能量這只“看不見的手”在背后推動，宇宙不僅在膨脹，還在加速膨脹。這就意味著，距離我們超過460億光年的星系，遠離速度已經超過光速。

它們發(fā)出的光，就像人拼命追趕不斷加速的列車，永遠追不上。不管光跑得多快，空間膨脹速度都比它快，最后只能被永遠甩在后面。

這就意味著，就算有一艘光速飛船朝一個方向拼命飛，也永遠到不了宇宙盡頭。前方的星系都在坐空間“快車”，以超光速遠離我們。

甚至有科學家預測，若這種加速膨脹持續(xù)下去，幾十億或幾百億年后，除了銀河系和合并后的仙女座星系，其他河外星系都會因退行速度超光速，徹底從我們視野中消失。

到那時，未來的智慧文明抬頭看天，只能看到銀河系內部的星星，可能會以為銀河系就是整個宇宙。咱們現(xiàn)在能看到滿天繁星、千姿百態(tài)的星系，簡直中了宇宙級彩票，是極其幸運的一代。

宇宙深處有個一模一樣的你？

既然宇宙這么大，甚至可能無限大，那是不是意味著物質也無限多？

有些科普書里說，空間無限大，原子排列組合再多也是有限的，按數(shù)學抽屜原理，樣本足夠大就會出現(xiàn)重復，所以宇宙深處一定有另一個地球，甚至另一個一模一樣的你。這說法聽著帶感，連著名科普作家格林都這么說過，但這里面藏著邏輯陷阱。

空間無限大，不等于物質無限多。回頭想想宇宙大爆炸，大爆炸前宇宙是個比原子還小的奇點。雖然現(xiàn)在理論說不清奇點里有多少物質，但廣義相對論顯示，初始狀態(tài)的空間曲率極大，物質總量很可能有限。

后來宇宙經歷短暫瘋狂的“暴脹”，空間被瞬間拉伸，拓撲結構可能變成無限大。

但這就像把有限的面團搟成無限大的餅，面團總量沒變化，只是面積變大了。若物質總量有限，撒在無限空間里，密度會趨近于零，根本湊不齊足夠原子“復制”另一個你。

當然，這只是理論推測。畢竟奇點到底是什么，現(xiàn)在的物理學還解釋不清楚。但“宇宙深處一定有另一個你”這種說法，大家聽聽就好，別太當真。我們更該關注的是，現(xiàn)在的技術能不能讓我們看清宇宙真面目。

咱們中國的巡天望遠鏡也要來了

為了搞清楚宇宙怎么膨脹，人類下了血本。1990年上天的哈勃望遠鏡，絕對是探索宇宙的功臣。它幫我們精準確定了宇宙年齡，還發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹的關鍵事實。但哈勃是上個世紀的“老將”，面對更深邃遙遠的宇宙秘密，已經有點力不從心。

于是，詹姆斯·韋布空間望遠鏡接過接力棒。它專門觀測紅外波段，能輕松穿透星際塵埃，看到更古老遙遠的星系，直接把人類觀測視野推向“后哈勃時代”。

不過最近天文學界出了個大亂子——“哈勃常數(shù)危機”。簡單說，不同方法測出的宇宙膨脹速度對不上號。這說明現(xiàn)有宇宙模型可能有缺陷，搞不好物理學基礎理論要迎來修正。

今年，DESI暗能量光譜巡天項目還發(fā)布了大新聞：暗能量可能不是恒定的，會隨宇宙演化而變化！如果這個發(fā)現(xiàn)被證實，絕對是顛覆性的，很多天文學教科書都得重寫。

關鍵探索時刻，咱們中國也沒閑著。巡天空間望遠鏡馬上就要發(fā)射了，這可是個大家伙，口徑和哈勃差不多，但視場是哈勃的300多倍！哈勃是在宇宙中搞“精細攝影”，咱們的巡天望遠鏡就是做“全景掃描”。

它能在“后哈勃時代”，給人類提供海量高質量觀測數(shù)據(jù)，幫助我們解開暗能量和宇宙膨脹的核心謎題。

總結下來的話，人類對宇宙的認知就像盲人摸象。從古代“天圓地方”到“地心說”，再到認為“銀河系就是宇宙”，直到現(xiàn)在對“可觀測宇宙”的認知，每一次突破都離不開觀測技術的飛躍。

雖然我們可能永遠到不了宇宙盡頭，甚至連460億光年的邊界都只能遠觀，但這種不斷探索、求知的過程，正是人類文明最閃光的地方。