存不存在沒有盡頭的空間?

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有人說宇宙沒有邊際，可根據現在比較大眾的說法，當初宇宙是由一次大爆炸後分子的碰撞形成，並且還在不斷的膨脹，那麼宇宙之外也許還有一個空間，這個空間的某種變動造成了宇宙產生的大爆炸，也允許宇宙不斷的膨脹，所以宇宙應該不是無限大，那麼真正存在無限大的空間嗎？

short answer：不知道。但可以猜。

詳細解釋：

這個問題很難。難的原因卻很簡單。我們知道，宇宙的年齡是有限的。同時，因為光速也有限，所以我們極目遠眺，能看到的也僅僅是一塊有限的空間範圍。如果一個地方太遠，光線從宇宙誕生到現在根本來不及射過來。這個地方咱們就完全看不到，看不到的地方到底是啥樣子？不知道。

（關於宇宙年齡，可以看這裡：宇宙的年齡， Age of the universe）

不過，能看到的部分的確給我們提供了很多信息，通過這些信息，可以合理的推測那些未知區域的情況。然而，推測畢竟只是推測，和事實不能劃等號。

我們能看到的這部分宇宙有很多明顯的特徵：

1，在大範圍上，物質分布均勻。
注意里說的是非常大的範圍。在小區域內，比如銀河系中心的物質密度當然比銀河邊緣要大。這就像你看一杯水覺得它是均勻的，但是如果小範圍上看一個水分子，它的密度完全不均勻。

2，在大範圍上，各個方向是對稱的，沒有區別。

3，宇宙在膨脹。
注意這個膨脹不是說宇宙在向某一個「外部空間」擴張領地，而是空間本身在膨脹。任何兩個沒有相互作用的東西，他們之間的距離都在增加，而且離的越遠，增加的越快。這是因為它們之間的空間越大，積累起來的膨脹效應就越明顯。這是一個觀測事實。愛德文·哈勃，Edwin Hubble
當然，這個事實和我們的直覺是不相符的。我們覺得空間應該是守恆的，不應該膨脹。但是在大尺度上，這只是個錯覺：

4，長距離上，宇宙的演化遵從廣義相對論。
廣義相對論的一個基本結果是，時空結構受到物質的影響。

接下來的事情就是推測了。假設看不到的那部分宇宙也是均勻的，各個方向也是對稱的，而且也遵從廣義相對論，那麼，就像解方程一樣，我們可以用廣義相對論解出這個宇宙現在是什麼樣，最開始是什麼樣，將來會變成什麼樣。當然這只是大尺度上的變化，不是對每個粒子位置的精確求解。

用這種方法我們發現，取決於宇宙的平均能量密度，空間可能有三種結構。如果密度足夠大，那空間就是一個閉合的3維球面，有限無邊。如果密度很小，那麼宇宙就是一個無限的3維雙曲面。如果密度不大不小正合適，那就是簡單的無限平直空間。

現代天文觀測發現，在我們能達到的精度之內，宇宙的能量密度正好是在這個臨界點上。也就是說，數據強烈的支持無限平直空間這個選項！

當然，這並不是說宇宙空間一定是無限的。如果我們假設宇宙在剛誕生的時候經歷了非常劇烈的膨脹，那麼它也可能是有限無邊的三維球面，只是膨脹的太大，我們覺得它是平的。就像古代人覺得地球是平的一樣。這個想法叫做暴漲理論，有很多其它的因素支持這個理論。

以上推測都建立在「宇宙看不見的地方和能看見的地方差不多」這個基本假設上。無視這個假設的理論也有, 比如基於暴漲理論和超弦理論的「永恆暴漲」。這個想法里，我們生活的小宇宙只是大宇宙無數「小泡泡」中的一個而已。這裡，我們的小宇宙就真的有邊界了。但是這些想像都還沒有辦法用實驗和觀測驗證。

以上內容主要參考Weinberg的宇宙學（原版）。中文翻譯也有：
《宇宙學》Steven Weinberg 著，向守平　譯

推薦一個稍微基礎一點的書：
《物理宇宙學講義》俞允強編著

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我是理論物理的眾多一線基層研究人員之一。方向並不是專門的宇宙學，所以以上理解如有錯漏請各位同行指正。

這是我在知乎第三篇比較認真的回答。非常慚愧，寫這麼長的動力主要是另一位答主的無知和傲慢。希望大家不要其被誤導。那篇回答中有兩個主要錯誤。一是以為弦論是已經證實的科學。二是以為我們現在的認識還停留在古典宇宙學這個水平上。其實古典宇宙學的基本假設早已被現代天文觀測證偽。第二個錯誤尤其不能忍。

面對宇宙，我們還是應該謙虛一點，保持一點敬畏。

妹子怎麼對這麼理性的問題感興趣。。。。那我就說一點需要強大邏輯的東西吧。
第一，空間並不僅僅是我們的直觀所能感受到的三維空間，對於空間的本質，我們目前尚不清楚，不知你是否了解一點維度，現在的科學暫時認為宇宙的空間是11維，也就是說除了長寬高以外還有8個決定空間位置的變數（我覺得大部分妹子到這裡就蒙圈了。。。因為人類的感官只能感受到3維的空間），你可能認為宇宙空間就是一個大氣球的內部，實際上遠不止這麼簡單，宇宙空間可能是一個三維的膜（二維的膜大家都知道，可你能想像出三維的膜么）甚至更高維度的膜，星球就是嵌在這個膜上的。
第二，宇宙有一個基本性質，那就是有限無邊。所謂有限，就是宇宙中的物質（也就是星星）是有限的，為什麼呢？這是用邏輯分析出來的。世界的一個基本常識就是，在一個非常巨大的體系中，體系中的要素一定是隨機分布的，因為宇宙中沒有上帝，不可能有人刻意的安排星星的位置，也就是說，天空上的星星一定是均勻分布的，既然星星是均勻分布，如果星星是無限多的，那麼我們的夜空會是一片白幕（能理解這個邏輯么），所以宇宙中的星星雖然非常非常多多到我們不知道有多麼的多，但依然是有限的。所謂無邊，就是宇宙的邊際並不是大部分人所想像的那樣類似於牆那樣的東西，同樣是偉大先哲用邏輯推理出來的，如果宇宙有類似於牆一樣的邊界，那麼總會有突破這個牆的方法，突破了牆之外的世界，依然是宇宙空間，所以宇宙一定是沒有邊界的。說到這裡，不知道你是否有一個疑惑，有限和無邊是否是衝突的呢？既然宇宙沒有邊界，而且星星均勻分布，那麼應該是無限的呀，這就是人類感官的限制所在，人類的感官無法理解超越三維的結構，實際上二維空間里就存在我們能夠理解的有限無邊的事物，那就是球面，比如地球表面，我們在地球上無論怎樣走，都找不到地球的邊界，但是地球表面很顯然是有限的，假設存在只能感知二維空間的生物，他們在球面上生存時就會感覺球面是無限的。同理，我們只能感知三維，對於超越三維的「球面」我們想像不出那是怎樣的形狀，我們也會覺得宇宙是無限的，因此我們可以在宇宙中朝著一個方向一直向前飛，我們永遠找不到宇宙的邊界。
這些東西，都是智商遠遠超越常人的偉大科學家們運用邏輯得出的結論（不要懷疑這些結論，因為他們使用的邏輯就如同1+1=2一樣讓人無法反駁，只不過比1+1要複雜的多），我說的這些大概就是目前人類認識的極限了，至於宇宙之外是怎樣的，我們尚無法得知。

可以有常規的宇宙模型下我們的宇宙就可能沒有邊界，原因是4唯空間的3唯表面就可以做到沒有邊界，大體意思當時並沒聽懂，而且真實世界的幾何是李曼幾何，空間可以扭曲的，

如果宇宙物質是有限的，空間是無限的，那麼將來如果有一艘飛船，足夠時間和速度，總會飛出物質的邊界，不管怎麼飛也是一片黑暗，溫度極低沒有任何物質，沒有引力，沒有電磁波，這是怎樣的景象

可以先問你，地球的盡頭你能找到嗎。同理宇宙。你對地球的認知僅僅是能感受三維上的空間。而宇宙，是更高維度的方式。

永遠出不去的算不算

「盡頭」就是邊界，但宇宙好像就是有限無界的。

宇宙沒有之外……

宇宙的概念就是時間和空間的總合，所以你想像的宇宙之外的空間仍然叫宇宙。