宇宙到底怎么个“大”法？

董亮

人们说，宇宙很大。但要真正了解宇宙有多大，我们可能无能为力。一方面，我们日常的语言和概念很难形容宇宙的广阔;另一方面，我们观察到的宇宙范围有限;再一方面，我们可能甚至遭到无法克服的束缚，从而使我们永远没有观察宇宙真相的工具。

天文数字

大部分人连对地球的大小都没有概念，更别说银河系和星际空间了。我们常常使用光年—光一年能走过的距离—作为度量单位，因为用光速形容，似乎比一个几万亿公里之类的数值更加直观。当光成为参照物时，我们就可以说光从地球到达月亮需要1.3秒，来描述地月距离。

然而，我们日常所感知的光是一种瞬间到来、瞬间消失的物质。这种无法捕捉到距离概念的物质，又怎样帮助我们真正感受距离呢？用光来描述距离，就好像用原子的数量来描述高楼大厦的高度。

再有创意一点，我们可以将生活经验代入。月亮离地球有3200万台校车连起来那么长！如果你以60英里时速开校车去月球，要走166天！看上去很形象，但这能有多大帮助呢？不好说。

数字大到一定程度、远离我们生活的范畴，我们就对它失去概念了。有时，为了让大数字看上去不要那么夸张，我们会“作弊”一下。例如把描述天文距离的计量单位弄得数值很大，从公里到光年，到秒差距，到千秒差距、兆秒差距、千兆秒差距……这样写起来比较舒服。

在太阳系之内，我们去到某一个点（例如太阳系边缘）要花多长时间、走多远路，多少都可以用人们能理解的方式描述一番。但理解整个宇宙不能用这种方法。

理解宇宙距离的困难，不仅仅在于数字大得没边，而且和宇宙的性质有关。从“大爆炸”开始，宇宙就在扩张，而且没有停下来的迹象。当仰望天上星河的时候，你不但要明白那些星星的年龄已经十分古老，你还要知道它们早就不再留在你所看到的位置了。

就拿超新星爆发来说吧。10亿光年外的超新星爆发，意味着爆发发生在10亿年前，因为光走了10亿年才被我们看到。但是随着宇宙扩张，现在它却离我们不止10亿光年了。

所以讨论宇宙距离的时候，绝大多数人会犯迷糊：讨论天体离我们有多远，究竟是讨论它们过去离我们有多远、还是现在离我们有多远呢？比较A天体离我们有多远和B天体离我们有多远，A天体、B天体和地球三者之间的距离关系又怎样理解呢？

无限有界

虽然宇宙距离概念令人头晕脑涨，但科学家依然努力尝试了解宇宙的大小和边界。无数的星系被观察，无数的星系图被绘制。人们试图从中寻找线索，了解宇宙的边缘或者中心在哪里。

然而，一无所获。

人们似乎只能相信，宇宙是无限的。无论从哪个方向观察，它的形式不会有太明显的变化。地球所在的银河就像沙漠中的一粒沙，一旦把镜头拉远，沙漠中的所有东西，多多少少都是同一个样子。

宇宙可能是无限的，但人类观察到的宇宙是有边界的。无论望远镜有多强大、无论观察多长的时间，人类的观察，无法突破一个叫作“可观测宇宙”的范围的束缚。可观测宇宙是一个想象中的球状物，人类处于球的中心。球的大小由光速和宇宙的年龄来界定：当一束光用宇宙诞生的所有时间来到我们眼前时，这束光走过的距离，就是可观测宇宙的球半径。

宇宙诞生的第一束光，用了138亿年才让人类看到。人们看到这束光时，就看到宇宙的过去，看到宇宙最初的样子。这束光被称为“宇宙地平线”。而宇宙地平线以外的东西实在太远，即使从宇宙诞生起就开始出发，现在依然不能走到人类面前。

人们相信，宇宙地平线以外肯定还有星系。正如当人站在陆地上望向海洋，海洋看似一望无际;但人坐上船后，地平线会发生变化，最终在某一个位置，人会看到另一片陆地。假如乘着星际飞船飞到宇宙另一个角落，人类也会看到新的宇宙地平线。可惜受物理定律和科技发展的限制，人类目前无法去另一个能对宇宙展开全新观察的地方，但依然可以通过观察宇宙地平线本身，来猜想地平线以外的世界。

可观测宇宙的边缘是一幅令人震撼的图景。越遥远的光越古老，最早的宇宙像烘炉一样，热气和火焰稠密地混合在一起。随着宇宙扩张，烘炉状态在38万年后开始缓和，宇宙的温度逐渐冷却，光以及其他粒子开始可以自由运动。

燃烧的宇宙构成了可观测宇宙的边界。但正如前面超新星例子所说明那样，宇宙地平线离我们远远不只138亿光年。通过收集各类数据，人们可以测算宇宙扩张的速度，从而得知可观测宇宙的边界目前离地球约有450亿光年之遥。

无论探索宇宙之大有多困难，人类从不停止努力。古人又何尝想到，我们现在已经有能力看到宇宙原始的样子呢？或许随着时间流逝，人类将继续前进，揭开宇宙故事的完整真相。

（夏可可荐自《看世界》）