可觀測宇宙之外是什麼樣的？與黑洞是否有聯系？

人們對現有宇宙的認知，是隨著科學技術水平的發展以及宇宙科學理論、觀測技術的不斷進步而逐漸發生變化的。自從發明天文望遠鏡之後，我們對宇宙太空的視野和探測範圍日益拓展，逐步意識到宇宙的不同層級結構，比如地球處於太陽系中、太陽系圍繞銀河系公轉、銀河系又位於本超星系團、本超星系團處於室女座星系團之內，而室女座星系團又是可觀測宇宙中的一個普通成員。如此類推，宇宙似乎無窮無盡，不過，隨著宇宙膨脹理論的確立，人們對宇宙的發展演化的歷程越來越清晰，對於宇宙的整體狀態也逐漸明確了起來，那就是宇宙是有界無邊的。

牛頓於1687年正式提出萬有引力定律之後，力學三大定律加上萬有引力定律共同構成了人們對外部世界認知的基礎體系，特別是萬有引力針對宇宙天體的運行規律進行了理論上的解釋，後來的科學家們根據萬有引力的預測，相繼發現了太陽系以及其它星系的一些天體存在，從而進一步證實了萬有引力的正確性。不過，牛頓並未對萬有引力的產生根源進行闡述。愛因斯坦在牛頓萬有引力等多個理論的基礎上，提出了狹義相對論和廣義相對論，其中廣義相對論中將萬有引力的來源，歸結於物體本身的質量對周圍時空產生彎曲，從而影響周圍其它物體沿著這個彎曲時空產生的測地線進行運轉，從而將宇宙天體的運動規律從更深層次上進行了系統闡釋。

根據愛因斯坦的廣義相對論關於引力本質的解釋，愛因斯坦預測了黑洞和引力波的存在。其中關於黑洞的預測，是基於巨大質量產生的極高時空曲率出發的，宇宙中勢必存在著若乾區域，時空曲率的彎曲足以使光線都無法逃逸。而對引力波的預測，則是基本這種巨大質量對時空造成彎曲的狀況，可以在宇宙中以最高的光速進行傳播，並命名其為引力波，只不過在當時，愛因斯坦提出，引力波由於太過於微弱，人們不太可能會監測得到。在2017年的時候，科學家們通過引力波天文台(LIGO)，終於監測到了中子星合並時產生的引力波事件，從而完成了廣義相對論的最後一塊拼圖。

關於宇宙的尺度問題，愛因斯坦在廣義相對論中也以方程的形式加以展現，只不過在此之前，人們對宇宙的範圍認知，是以靜態宇宙為主導觀點，也就是宇宙是均勻的各向同性，表現為宇宙沒有邊界，各種星體的運動，都是在一定的範圍之內的相對運動。因此，為了表述宇宙的這種靜態的狀態，愛因斯坦在引力場方程中，刻意地增加了一個宇宙常數，以此來“抵消”萬有引力對宇宙天體相互吸引的趨勢，以此來達到平衡的目的。

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然而，隨著哈勃在觀測到了宇宙天體紅移現象之後，這種靜態的宇宙觀逐漸被打破。從哈勃的觀測結果來看，距離地球比較遙遠的河外星系，我們接收到的光線，在光譜表達上都有著向紅端移動的現象，而且距離地球越遠的星系，這種紅移的現象越明顯，根據光譜多普勒效應，哈勃提出了河外星系正在不斷遠離地球這樣的結論。愛因斯坦在親自觀測到這種紅移現象之後，不得不將引力場方程中的宇宙常數刪除。

同時，哈勃根據大量的觀測結果，指出河外星系退行的速度，與它們和地球之間的距離成正比關系，而這個比率則是一個常量。後來眾多科研機構圍繞這個哈勃常數開展了諸多觀測，這個常量也一直得到不斷地修正。2013年時，歐洲航天局利用普朗克衛星測算出了67.80±0.77(km/s)/Mpc的結果，即哈勃常數表征在距離地球326萬光年（每百萬秒差距）的區域，目標星系退行地球的速度大約為68公裏每秒。在哈勃常數的基礎上，科學家們根據Ia型超新星爆發、宇宙微波背景輻射等觀測結果，推測出宇宙的年齡為138.2億年，可觀測宇宙的半徑為465億光年。

而且，基本宇宙不斷膨脹的事實，科學家們反推在138.2億年之前，現有宇宙中的所有物質均來源於一個共同的起點，那就是奇點的大爆發。那麼，既然有這麼一個起點，宇宙又有年齡，現在我們所處的宇宙就必然存在著一個範圍，而不可能是無窮大。只不過，由於宇宙的膨脹帶來的空間拉伸以及光速最高的因素限制，我們從奇點大爆炸時算起已經無法監測到465億光年以後星系發出的光線，似乎永遠被困在了這個區域之內。

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現在宇宙膨脹理論已經成為解釋宇宙演化和發展進程最主流和最符合觀測結果的假說，按照這個理論，我們自然而然地就會想到，既然宇宙正在不斷膨脹，那麼由空間的膨脹所帶來的空間曲率的改變，必然會不斷地減小，就像吹氣球一樣，當氣球非常小的時候，我們很容易觀察到它表面的曲面，而當氣球的體積不斷增大，我們就會看到它表面的彎曲程度逐漸減小，越來越平坦，我們所在的宇宙同樣也是這個樣子。科學家們通過對宇宙冷暗物質模型、宇宙微波背景輻射、重子聲學振蕩等多項監測結果的綜合分析，得出了現有宇宙空間仍然存在著非常微弱的空間彎曲，於是認為現有宇宙假如是一個閉合的空間曲球體，那麼其實際的大小將是可觀測宇宙的至少250倍，也就是說以地球為中心點，不可觀測宇宙（含可觀測宇宙）的直徑至少達到23萬億光年。

最後再來看一下宇宙中的黑洞，它是由廣義相對論得出的一個解，後來也通過間接的觀測方式得以驗證它的真實存在。在現有宇宙中存在著三種類型的黑洞，其一是奇點大爆發之後的瞬間，在高溫、高壓和高密集度物質的條件下所形成的體積非常小的原初黑洞；二是在大質量恒星生命末期，經過超新星爆發之後所形成的恒星黑洞；三是在星系的中央，由眾多大質量恒星演化為黑洞的作用下，許多黑洞通過合並過程所形成的巨大的星系黑洞。

這些黑洞雖然形成的歷程不同，但是都離不開萬有引力的作用，都是由質量引發時空的彎曲所造成的，在其事件視界以內具有無限大的時空曲率，就連光線都無法逃離這個視界，因此對外表現出質量非常大、密度非常大、引力極其高、視界以內無法觀測的基本屬性。至於是否能通過黑洞到達可觀測宇宙之外,目前還僅限於蟲洞的假說，一切都還處於未知階段。