宇宙究竟有没有边缘？这一问题引人深思

摘要： 宇宙有边缘吗？宇宙包含了时间和空间，宇宙以外就没有了时间，也就是静止的，换句话说，时间静止了，所有物质的运动也静止了，所以到不了宇宙以外。 还有一中说法是，宇宙是扭曲的循环...

这是一个十分玄妙的议题。“寰宇”这个概念，或许源自我国古代一位知名的哲学家墨子（大约公元前468年至376年）。他运用“宇”来表达东、西、南、北各个方向的空间，又用“宙”来描述从古至今的时间，两者结合起来，便涵盖了世间万物，不论它们体量如何，距离多远，时间点在何时，是已被了解的，抑或是尚未被知晓的……总之，包罗万象。幼时翻阅典籍，书中提及：宇宙象征一切地域，寰宇象征全部岁月，因此“宇宙”一词蕴含着“全部岁月与地域”的含义，换言之宇宙既无边界也无起点终点。然而如今看来，“宇宙起源于大爆炸”学说似乎更为盛行。根据大爆炸理论，存在一个爆发的具体时刻，这便是宇宙形成与终结的节点；相应地，也存在爆发的初始位置和扩散的最终范围，这便是宇宙存在的界限。由此引发诸多疑问。人类历史超过一百万年，个体生命不过百年左右，同宇宙已知的百亿年尺度相比显得微不足道。我们对于宇宙的认知始终在逐步深入和完善，毕竟无人亲眼见证过宇宙大爆炸，也未曾找到宇宙的边界。这个困扰人类已久的终极难题，依照现有科技水平，或许需要五百年后才能获得确切解答。如果将来证实宇宙存在边界，那么人们就能够报名乘坐“宇宙边际探索亚光速飞船同行同返万年之旅”了

参考：

从思想的高度审视，大家普遍觉得天地没有起点和终点，范围没有尽头和界限。但是，对于这个玄妙的道理，我们不想深入分析，还是让思想家们去钻研。我们可以稍微收窄视野，谈谈借助当前科技手段能够认知和观察的领域，人们称之为“自身所在的宇宙”或“全部星辰的集合”。

根据最近的探测记录，目前人类发现的最遥远星系距离地球有130亿光年之遥。换句话说，倘若从那个星系射出一道光，以每秒三十万公里的速度行进，需要耗费130亿年光阴才能抵达我们这里。这段长达130亿光年的空间，正是我们目前所认知的宇宙边界。我们目前所认知的宇宙广度，或者说界限，可以看作一个以地球为起点，延伸至130亿光年远方的球形区域。然而地球并非宇宙的真正核心，宇宙形态也未必是球形，这都只是基于现有观测技术的局限性而得出的认知范围。

这个直径达到130亿光年的球状区域，人类目前探测到的星系数量约为1250亿个，每个星系内部又包含着数百亿至数万亿颗类似太阳的恒星，通过简单的计算就能明白，我们已知的宇宙里究竟有多少颗星辰，与这无垠的宇宙相比，地球显得极其渺小，如同大海中的一粒沙，微乎其微。

天文学家始终在探索，宇宙到底有多广阔。近日，美国太空网披露，经过繁重的推算，他们得出结论，宇宙的规模极其巨大，直径至少达到1560亿光年。这个关于宇宙尺度的结论，明确建立在一个基本假设之上，即宇宙是球体，并且既有限度又无边无际。中国天文台专家陈大明在媒体采访中谈到，天体探索界长期存在一种分歧，即宇宙的形态到底是球状，还是类马鞍形，抑或是完全平坦。北京师范大学教师张同杰指出，全球科学界普遍主张宇宙属于平直状态，并且没有边界。为何会形成这样的讨论，其依据又是什么？最广为流传的看法是：宇宙是在大爆炸之后形成的。依照当代宇宙学最具权威性的大爆炸理论，我们所处的宇宙源于约137亿年前一个极微小的点所爆发的巨变，并且至今仍处在不断扩张的状态。陈大明研究员指出，这一理论已获得众多天文探测结果的强力支持。这种观点主张，宇宙形成之初，热度极高，在宇宙不断扩大的过程中，热度逐渐下降，中子、质子、电子由此生成，接着这些基本粒子构成了多种元素，这些微小的物质彼此吸引并合并，形成了越来越大的聚集物，这些聚集物进一步发展变成了星系、恒星和行星，在某些天体上还出现了生命活动，能够理解宇宙的人类最终出现了。宇宙的形态是球体，范围有限却无边无际吗？陈大明表示，这种宇宙是球形的看法，在相当长的时间里曾被提及，但并非国际天文学界的主流观点。他指出，每当这种观点出现，都会吸引公众的注意，原因是它相当独特。一个突出的案例就是近期由美国数学家杰弗里·威克斯创建的宇宙模型，该模型描述了一个体积有限、外形类似球门的镜面构造。这种球状的构造让研究人员感到十分意外，该理论指出，人们之所以会认为空间无边无际，是由于这个有边界的区域借助某种逆向机制，不断自我映照而形成无限循环的感觉。威克斯提出，人类之所以感知到宇宙的无限性，是因为宇宙如同一个布满镜子的复杂通道，光线在其中来回反射，使人产生空间无限延展的误解。这一令人震惊的结论后来被《新科学家》杂志刊登出来，并且作为一种“奇闻异事”在民众中广泛传播。

西方语言中，宇宙的英语表述为cosmos或universe，俄语表述为кocMoc，德语表述为kosmos，法语表述为cosmos。这些词汇均源自希腊语的κoσμoζ。古希腊人视宇宙的生成过程为从混沌状态演变至有序状态，κoσμoζ本意即指代秩序。不过，在英语语境下，universe一词更为常用，用以指代宇宙概念。这个词源于universitas。在古代社会，凡是一起朝着固定方向前进以达成共同目的的集体，都称作universitas。从最大范畴来说，universitas还表示所有既存事物汇聚成的完整体系，也就是universe，也就是宇宙。宇宙和天地常指代等同含义，前者侧重于万物集合，后者则着重于整体世界的构造与布局。

在中文语境里，宇象征一切存在的地域，宙指涉全部流逝的岁月，因此“宇宙”一词蕴含着“全部时空”的含义。

【不断膨胀的宇宙】

宇宙是所有存在中最为浩瀚的。据科学家推断，它的诞生可追溯至一百五十亿年前至一百二十亿年前之间发生的一次惊天动地的事件。那次事件释放了难以估量的能量，从宇宙的尽头传来的光线，需要耗费一百五十亿年或一百二十亿年才能抵达地球。爆炸产生的物质在星际间弥漫，由无数恒星汇聚而成的宏伟星系，正是由这些物质所形成，而我们赖以生存的太阳，仅仅是其中一颗不起眼的恒星。

【宇宙观念的发展】

宇宙构造的认知进程 在远古阶段，人类对宇宙形态的理解非常初级，常常依据自身所处的环境对天地的构造进行天真的揣测。西周时期，华夏先民所持有的初始盖天理论认为，天如同一个锅具，被倒置在平坦的地面上，随后的盖天学说又进一步推测，大地也呈现出拱起的形态。公元前7世纪，巴比伦人认为天空和大地都是拱形结构，大地被广阔的海洋包围，而大地正中心耸立着高山。古埃及人则将宇宙看作一个天盖地底的容器，天穹是盖子，大地是底部，大地的正中央流淌着尼罗河。古人认为大地是圆形的，由几头大象承载，而大象则立于一只硕大的龟身上，这种观念源自古印度；早在公元前7世纪末期，古希腊的泰勒斯便提出，地球是一块巨大的圆形板块，漂浮在广阔的水域之中，其上覆盖着弧形的苍穹。

古希腊人首先意识到大地的形状是球体。在公元前六世纪，毕达哥拉斯基于对美的理解，觉得所有立体形状中球体最为优美，因此提出天体以及我们所在的大地都呈球状。这一看法被众多后继的希腊学者所采纳，不过直到1519至1522年，葡萄牙人F.麦哲伦带领探险队成功实施了首次全球性航行，地球是球体的说法才获得了最终的验证。

公元2世纪，托勒密构建了周全的地心理论体系，该理论主张地球位于宇宙核心且保持静止状态，月球、太阳及所有行星与最外侧的恒星天体均以不同速率围绕地球运行。为了解释行星运动的不规则现象，他进一步设想行星在特定圆周上自转，而该圆周的圆心则沿着另一个大圆围绕地球运动。这一学说在欧洲持续传播了上千年。1543年，N.哥白尼阐述了以太阳为核心的学说，主张太阳居于天体中心位置，地球是众多行星之一，沿着圆形路径环绕太阳运行。16世纪，随着哥白尼日心学说的建立，人们逐渐明确：地球是众多围绕太阳公转的行星中的一种，而地球与其他七大行星共同组成了一个围绕太阳旋转的行星系统，即太阳系的核心构成部分。十六世纪末，J.开普勒阐明地球与众多行星均沿着椭圆形路径围绕太阳运行，进一步推进了哥白尼的太阳中心理论，同一年，伽利略·伽利雷首次借助望远镜观察天体，通过众多观测证据验证了太阳中心理论的准确性。十七世纪中期，I.牛顿创立了万有引力法则，深入揭示了行星环绕太阳运动的物理机制，为太阳中心理论构建了坚实的力学根基。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。

哥白尼描绘的宇宙模型里，星星仅是外围天球上的闪烁标记。1584年，乔尔丹诺·布鲁诺勇敢地摒弃了那个天球，主张星星都是极远的太阳。18世纪前期，随着E.哈雷对星星移动轨迹的研究，以及J.布拉得雷对星星遥远程度的精确测算，布鲁诺的见解逐渐被更多人接受。十八世纪五十年代，T.赖特、I.康德还有J.H.朗伯认为，环绕天空的星辰和银河组成了一个庞大的宇宙构造。弗里德里希·威廉·赫歇尔首次运用抽样调查的方式，借助望远镜统计了天空中许多特定地点的星体数量以及明暗星体的比率，于1785年率先绘制出一张扁圆形、边缘不规则、太阳位于核心的银河系形态图，由此为银河系理论奠定了根基。在随后的一个半世纪里，H.沙普利查明太阳并非位于银河系核心位置，J.H.奥尔特揭示出银河系存在自转现象和旋臂结构，同时众多研究者对银河系的直径与厚度进行了测量，这些成果最终促成了科学意义上银河系概念的最终形成。

18世纪中期，康德等学者认为，广阔宇宙里遍布着成千上万类似银河系的天体系统，当时被视为云雾的“星云”或许就属于此类。此后经过漫长而波折的170年研究，到了1924年，E.P.哈勃借助造父视差法，成功测定仙女座大星云等天体的距离，从而证实了河外星系的真实存在。

五十年来，借助对河外星体的观测，人类不仅识别出了星系群、超大星系群这类更庞大的天体构造，还让观察范围延伸至200亿光年外的宇宙核心地带。

中国古代对宇宙形成过程的认知，在汉代已有体现，《淮南子·俶真训》中提出：“存在有开始，开始之前有未开始，未开始之前还有更早的时期”，表明世界有诞生时刻，诞生之前有漫长阶段，更早时期也存在。《淮南子·天文训》进一步描述了世界从无形物质逐步演变为混沌状态，最终形成天地万物的过程。古希腊时期，同样有相仿的观点。比如留基伯主张，原子在空旷的宇宙里不停旋转，导致轻的东西飘向四周的空隙，其他东西则形成了球状的天体，由此构成了我们所处的世界。

太阳系的形成概念形成之后，人们便从科学视角研究太阳系的起源问题。1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋转理论；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳接近碰撞而形成行星系统的太阳系起源理论；1755年和1796年，康德和拉普拉斯分别提出了太阳系起源的星云理论。当代关于太阳系起源的新理论，是在康德-拉普拉斯的星云假说原有框架上逐步演变形成的，这一学说目前正得到广泛的关注和研究。

1911年，E.赫茨普龙首次绘制了银河星团的光度颜色关系图；1913年，伯特兰•阿瑟•威廉•罗素又绘制了恒星的亮度光谱关系图，也就是赫罗图。罗素在得到这张图之后，便提出了一个关于恒星演化的理论，即恒星从红巨星阶段开始，会先收缩进入主序阶段，然后沿着主序阶段向下滑动，最终会变成红矮星。1924年，亚瑟·斯坦利·爱丁顿阐述了恒星的质量与亮度之间的关联性；1937至1939年期间，C.F.魏茨泽克和贝特阐明了恒星能量的来源是氢转变成氦的核聚变反应过程。这两项重大成果使得罗素的理论被推翻，并促成了科学恒星演化理论的建立。对星系起源的探索，开始时间比较晚，如今多数人觉得，它是宇宙形成阶段后期，由原始星系逐渐转变而成的。

1917年，阿尔伯特·爱因斯坦借助他新近提出的广义相对论，构建了一个“稳定、边界清晰且无极限”的宇宙图景，为当代宇宙学研究奠定了基石。1922年，G.D.弗里德曼揭示，依照阿尔伯特·爱因斯坦的物理方程，宇宙并非必然处于静止状态，它既可能经历扩张，也可能产生周期性波动。这种扩张状态对应着一种开放型宇宙，而波动现象则关联着一种封闭型宇宙。1927年，勒梅特也构想出一种宇宙膨胀的假说。1929年，哈勃揭示星系红移程度同它相隔遥远程度成正比，从而确立了著名的哈勃法则。这一成果为宇宙膨胀假说提供了确凿证据。20世纪中期，伽莫夫等人又提出热大爆炸的宇宙假说，并且指出，依照这一假说，应当能够探测到宇宙空间中尚存温度偏低的背景辐射。1965年，人类发现了微波背景辐射，这一发现验证了伽莫夫等人的推测。此后，很多人将大爆炸宇宙模型视为公认的宇宙模型。1980年，美国学者古斯在热大爆炸理论之上，又发展出了暴胀宇宙模型。该模型能够说明当前已知的大多数关键观测证据。

天文学最新的研究发现，宇宙并非单一整体，而是一个具有多重结构的天体体系，其中包含着形态各异的物质，并且始终处在持续的演变之中。

天体系统层级中，行星是最基础的单元。太阳星系里包含八个行星，它们分别是水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。冥王星现在已经被移出行星行列，变成了矮行星。除了水星和金星，其余行星都拥有卫星围绕它们运行，地球的卫星是月球，而土星的卫星数量最为丰富，目前已探测到26颗。太阳是太阳系的核心，其质量占整个系统的99.86%。太阳的直径大约为140万千米。木星是太阳系中体积最大的行星，直径约为14万千米。太阳系包含行星、小行星、彗星和流星体等天体，它们都围绕太阳公转。以冥王星为界限，太阳系的空间范围大约是120亿千米。科学研究发现，太阳系之外可能还存在其他行星系统。银河系是由两千五百亿颗与太阳相似的恒星以及星际物质组合而成的庞大天体结构。银河系中绝大部分恒星和星际物质聚集在一个扁平球体的空间里，从侧面观察如同一个圆盘，从正面观察则显现出旋涡的形态。银河系的宽度大约为十万光年，太阳位于银河系的一条旋臂上，距离银河中心大约有三万光年。银河系之外还存在大量类似的天体系统，这些系统被称为河外星系，通常简称为星系。目前已知大约存在十亿个星系，这些星系并非分散存在，而是形成了规模不一的群体，这种群体被称为星系团。统计显示，一个星系团通常包含上百个星系，其空间跨度可以达到数千万光年。截至目前，人类已经发现了超过一万个星系团。以我们所在的银河系为例，它同其他大约四十个星系共同组成了一个规模较小的星系团，即本星系群。当多个星系团进一步聚集时，便会构成更为庞大、层级更高的天体系统，这种系统被称作超星系团。超大天体结构通常呈现细长的形态，其最大宽度能够达到数十亿光年。一般而言，这类结构中仅包含少数几个星系群，仅有极少数拥有数十个星系群。我们所在的星系及其周边约五十个星系群共同组成了本超大天体结构。现阶段天文学家的观测范围已经拓展至200亿光年这一巨大空间，并将其命名为宇宙整体。

天体不停变化，且运动方式丰富，包括自身旋转，独立空间移动，围绕中心旋转，以及参与整体系统运动。月球既自转，又绕地球转，同时跟随地球绕太阳转。太阳自身在旋转，同时正朝武仙座方向以每秒20千米的速率行进，整个太阳系又以每秒250千米的速度围绕银河系中心公转，完成一圈大约需要2.2亿年那么长的时间。银河系自身也在旋转，并且相对于邻近的星系存在运动。这个超星系团或许也在膨胀并且自转。总星系同样在膨胀。

天文学界已经阐明宇宙中各种天体的形成过程和演变阶段。目前太阳系起源的学说指出，太阳系大约在五十亿年前，由银河系内的一团尘埃和气体组成的云团，在重力的作用下慢慢凝聚而成。恒星是在星云中诞生的，它的生命历程包括引力坍缩时期、主序时期、红巨星时期、晚期时期以及最终消亡的时期。星系的形成与宇宙的诞生有着紧密联系，普遍认为：宇宙经历热大爆炸之后四十万年，温度降至四千度，从以辐射为主导的阶段转变为以物质为主宰的阶段，此时或因密度波动引发的引力不稳定性，或因宇宙内部的湍流运动，促使原始星系逐渐生成，随后这些原始星系再进一步发展演变成星系群以及独立的星系。宇宙起源与演变模型说明，我们的天体诞生于二十亿年前一场剧烈爆发，彼时环境异常炽热且物质极为集中。伴随空间不断扩展，它逐步完成从高温到低温、从高密到低密、从能量主导到物质主导的转换，这一系列变化持续了十亿到二十亿年。直到那个时间点，才开始出现星系成规模组建的现象，最终造就了我们现在所观测到的宇宙形态。1980年提出的那个快速膨胀宇宙模型，是早期宇宙模型的一种补充说明。该模型指出，在宇宙形成初期，大约在诞生后十亿分之一百亿秒这个短暂时刻，宇宙曾经经历过一个急剧扩张的时期。

哲学探讨 宇宙观念 部分宇宙研究者主张，当前宇宙是独一无二的宇宙；大爆炸并非发生在宇宙空间的某个点上，而是整个宇宙自身的爆发。然而，新近提出的暴胀理论指出，本宇宙仅是整个暴胀范围极其微小的片段，暴胀后的区域范围要超过10的26次方厘米，而那个时期本宇宙的尺寸仅有10厘米。或许这个急剧膨胀的区域，是某个更宏大的始于混乱无序状态的物质构造的组成成分。这种情况类似科学史中人类的认知由太阳系宇宙拓展至星系宇宙，再延伸至广袤宇宙的进程，如今科学界正竭力将人类的认知推向未知的“急剧膨胀宇宙”或“混乱无序状态宇宙”。宇宙并非孤例，而是广袤物质结构中的构成单元，宇宙大爆炸并非整体宇宙的崩解，而是该物质结构内部某个部分的瓦解。所以，必须清楚划分哲学与自然科学这两种不同层级的宇宙认知。哲学层面的宇宙认知，体现的是无垠变化且持续演进的物质存在；自然科学范畴的宇宙认知，仅限于人类特定时期观测范围所能涵盖的最大天体组合。两种宇宙观的关联属于普遍与特殊的关系，自然科学宇宙观的演进将推动人们不断拓展并加深对无垠宇宙的认知，理解这两种宇宙观的差异性与内在联系，有助于维护马克思主义的无限宇宙学说，同时抵制有限宇宙说、创世论、机械论、不可知论、哲学取代论以及取消论等观点，均具有显著的价值。