目前天文学上最大的结构被称为可观测宇宙,这是一个以地球为中心半径465亿光年的球形时空,超过这个距离的星系发出的光因为宇宙超光速膨胀的原因,永远无法到达地球。

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所以虽然天文学家知道可观测宇宙之外还有星系存在,但对目前的人类文明来说,可观测宇宙就是全部了,其中至少有2万亿个星系。

那么宇宙是无限的吗?

目前来看,宇宙在时间上无疑是有限的,它起源于138.2亿年前的一次大爆炸,但宇宙在空间上很可能是无限大,因为宇宙学家们目前在大尺度上测定的宇宙曲率仍然是0,这意味着我们的宇宙可能是一个无限延展的平面。

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但我们说宇宙开始于138亿年前,本质上是一种测量产物,也就是在知道目前的星系远离地球的速度和距离等数据的情况下,反过来计算出了宇宙中所有星系,在138亿年前都是致密的一个整体,即大爆炸之前的奇点状态。

考虑到奇点状态不存在任何物理定律,所以有科学家甚至认为宇宙大爆炸生成了好几个宇宙,而我们目前看到的直径930亿光年的可观测宇宙,其实只是真实宇宙的250分之一,然而仅在这个可观测宇宙范围内就有至少2万亿个星系,以及数千亿倍于这个数字的恒星和行星,太阳系和地球只是其中之一。

你现在看到的这张哈勃深空照片,是天文学史上最重要、最迷人的图像之一,它最开始拍摄的时候还是漆黑一片,但随着曝光时间的延长,隐藏在黑暗中的星系开始逐渐显露出来,最终这张照片至少包含了一万个星系,它们都挤在仅相当于针尖大小的天区内。

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每一个了解到这张照片的人,都不会对宇宙中存在外星文明这件事有任何怀疑,因为不论是地球还是银河系,归根结底都只是宇宙的沧海一粟,在宇宙中的行星数量比地球上的沙子还多的情况下,宇宙中的外星文明数量大概率也会超过地球人口总量。

然而如果外星文明在可观测宇宙之外呢?

之前我们说过,由于可观测宇宙之外的星系远离地球的速度超过了光速,而光速又是宇宙速度的上限,所以地球上的我们永远看不到可观测宇宙之外,在这种情况下如果外星文明都在可观测宇宙之外的话,理论上来说我们是不可能找到它们的。

不过凡事总有例外,虽然目前测定的宇宙曲率是0,但仍然有天文学家认为宇宙是一个闭合四维超球体,在这种情况下如果我们能以光速在宇宙中飞行,那么不论朝哪个方向飞,最后都只会回到原点,就像地球上的环球航行一样。

如果宇宙真的是这样,那么理论上来说超光速后就能离开可观测宇宙的范围,追上那些超光速远离地球的星系们,而超光速的方法可能是曲率驱洞,也可能是虫洞,虽然看起来科幻但都还在广义相对论允许的范围内。

总体来看

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有关宇宙的起源和边界以及外星文明,这些看起来都很科幻的话题其实距离人类文明并不遥远,它们是真实存在于这个宇宙中的,未来的人类文明也总有一天要真正面对。