恆星本身是沒有光的，靠的就是太陽之光，太陽的光到達這些恆星時，光就非常弱了，也就沒有反回的能力，有也是極弱。

這個問題其實是宇宙大小的問題，也就是我們常說的可觀測宇宙和不可觀測宇宙。可觀測宇宙的半徑為460億光年，在這個半徑內所有東西，理論上我們都是可以看見的，那麼在可觀測宇宙外的一些恆星、星系、星系團對我們來時就是不可見的，因為它們的光從來都沒有達到過地球。那麼這個不可觀測的宇宙是怎麼來的？

宇宙有多大？

人類認識宇宙的大小，也是近一百年來的事，在這之前我們一直認為，天上能看到的恆星就是整個宇宙，也就是我們銀河系的範圍。但當時夜空中除了恆星以外，人們也在夜空中發現了一些模糊的星雲，鑑於當時的技術手段、觀測裝置以及知識的侷限性，關於這些星雲的性質，它們是什麼？歷史上進行了一場大辯論，主要有兩種觀點：

這些模糊的星雲是銀河系中的原恆星，

這些模糊的星雲是宇宙中獨立的“星星島嶼”，和我們銀河系的尺度一樣。

由於我們當沒法測量這些“星雲”性質，以及它們與我們之間的距離，所以持不同觀點的人相持不下，各自都有自己的理論依據。

就在同一時期，人們在天空中發現了另外一種光度可變的恆星，並對其進行了大量的統計研究，發現了這些恆星內稟亮度和亮度變化週期之間的關係，這就是我們現在熟知的造父變星，其變化關係就是我們常說的變星周光關係。

1923年，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）開始著手研究天空中模糊的“螺旋狀星雲”，想解決這個困擾人們數十年的問題，同年的10月6日，哈勃在仙女座大“星雲”中發現了上文中提到的變星，並根據這些變星的周光關係和光度與距離的關係，首次測量出了仙女座“星雲”距離我們254萬光年，為我們揭示了宇宙的範圍並不僅僅是銀河系。

還有哈勃繼續根據變星測量了大量的星系距離，並根據距離與光度紅移的關係發現了宇宙學最驚人的現象：我們宇宙在膨脹。

發現宇宙在膨脹，這就為我們揭示宇宙的過去和未來！

根據引力定律，雖然宇宙在膨脹，但萬有引力會試圖把宇宙重新拉到一起，如果引力在這場角力中獲勝，那麼總有一天宇宙會重新塌縮在一起，另外一種可能就是引力和膨脹率最後相互平衡，誰也沒有贏，那麼未來的宇宙會趨於一個臨界值；最後一種可能是，引力無法扭轉碰撞，但宇宙的膨脹率只會無限趨近於0，但不為零，宇宙會一直勻速膨脹下去。

但事實證明，事情並沒有我們想的這麼簡單！在1998年，兩組獨立的觀測團隊透過對1a型超新星的觀測發現，我們的宇宙正在加速加速膨脹，也就是說距離我們越遠的星系遠離我們速度越快，就像有某種未知的力量在撕扯著宇宙，這個神秘的力量就是我們熟知的暗能量。宇宙在誕生後45億年左右，大約也是地球形成的時期，暗能量就開始從物質手裡接管宇宙，並導致宇宙的加速膨脹，而之前宇宙在物質的作用下一直是減速膨脹。也就是說膨脹率一直在下降。

那目前加速膨脹的宇宙有多大呢？這其實跟古時候人問地球有多大一樣，我們需要測量地球的曲率，或者形狀。那麼我們就需要測量宇宙的曲率，透過對微波背景輻射光線彎曲度的觀測，也就是冷熱點實際大小的測量，我們的宇宙實際上是平坦的。也就是說幾乎和0曲率無法區別。也就是下圖3的情況。

現在來思考下我們的地球，我們在生活中看到的地球是平的，但地球其實是個球形，我們之所以看見地球是平的只是因為我們太過渺小。現在回到宇宙的問題，我們透過測量我們可觀測宇宙的曲率發現是平坦的，這就只能說明實際的宇宙要比我們的可觀測宇宙大的多。

可觀測宇宙外的宇宙

我們知道宇宙起源於熱到爆炸，而熱大爆炸之前宇宙還經歷了暴脹狀態，也就是空間呈指數膨脹的狀態，在暴脹結束以後，空間已經被膨脹成平坦的狀態了，例如上圖中的D。隨後宇宙就誕生了各種物質、反物質、輻射粒子等等。但直到宇宙誕生後的38萬年，由於溫度的降低，中性原子的得以形成，此時大爆炸殘餘的輻射粒子（光子）才得以自由傳播。

也就是今天我們看到的微波輻射光子，但此時的宇宙並沒有形成任何恆星或者星系，等宇宙一直膨脹了大約4億年左右（或許更早），宇宙各個地方的第一批恆星才開始形成，恆星的光子才開始向我們地球的位置傳播，那麼這大約4億的時間宇宙已經膨脹到了一個非常大的範圍。

當整個宇宙中恆星的光子向地球傳播時，空間也在膨脹，那些離我們近的恆星、星系的光子只需要走很短的時間就可以到達地球，那些比較遠的肯定需要更長的時間。此時的宇宙由物質掌控，膨脹率一直在減緩，遙遠的星系也不會高光速遠離我們，要是一直這樣持續下去，那麼只要有足夠的時間，我們在未來會看到越來越多的恆星的光子陸續地達到地球。

但在45億年左右，暗能量突然掌控了宇宙，宇宙空間開始加速膨脹，那些在暗能量掌控宇宙之前就已經到達地球的光子，我們就可以看到這些恆星、星系，這就是我們的可觀測宇宙。而那些光子一直沒有達到地球的恆星或者星系，它們的光子也將永遠沒有機會再到達地球了，因為在那裡的空間膨脹速度已經遠遠超過了光速。

而且就我們的可觀測宇宙來說，大部分的星系已經在超光速遠離我們了，它們現在發出的光，也將永遠無法到達我們地球，以前達到地球的光子將持續達到地球。

原創思想，為什麼有些恆星的光至今都沒有到達地球？有這樣的事情？這粒恆星是在什麼的位置呢？如果這些恆星是被地球上的人們而觀察到的，按理由它發出的光早就已經是到達地球了，如果不到達地球的，那地球上的人們就不會知道有著這一些的恆星而存在著了。但當然超出我們的這個可視性的宇宙邊緣所有的這些恆星，我們就是無法可以觀察得到的了，而這些恆星發出來的光亦無法可以到達我們的地球上了。就算是可以到達我們的這個地球上，亦是某種的微波背景輻射了，而不是正式的光子了，如果是正式的光子象我們現在這個太陽上的光子而到達地球的，那什麼也是不存在的了，而宇宙就會象燒爐一樣而到處是燃燒著的了。幸而光子是會轉化的，又幸而地球上的大氣層亦會凝聚著一部分的光子而溫暖著地球了。而正因為宇宙的萬事萬物是會轉化的，而就有著轉化性的自然性規律性了，這就使到宇宙處處都是有著融合性的生機性等等了。但不知是不是這樣的認為，而下面就交給磚家們繼續的討論吧！

這個問題關係到兩個宇宙的概念，一個是宇宙的年齡，一個是宇宙的邊界。

曾經有一個很著名的假設，叫做“奧伯斯佯謬”，這個問題簡單來說是夜晚的背景為什麼是黑色的？如果宇宙是無限大，時間是無限久的話，那麼黑暗的夜空早就應該被無數恆星的星光照亮才對。

實際上，我們並沒有看到夜空被恆星照亮，所以當時有很多人試圖解釋這個現象，直到現代宇宙學說確立後，這個佯謬才得到瞭解決。

根據現代觀測技術得出的結論，我們知道我們所處的宇宙無論是從時間上還是從空間上，並非是無限的。宇宙起源於約138億年前，宇宙的大小也是有限的。

同時我們還得出另外一個結論，就是宇宙到目前為止仍然在不斷膨脹，膨脹的結果就造成了一個可觀測宇宙的範圍，這個範圍是約930億光年的尺度。在這個範圍內的宇宙是可以被我們觀測到的，而超出這個範圍的宇宙，是我們無法觀測到的。

這個界限主要是因為空間的膨脹，造成距離我們越遠的位置遠離我們的速度就會越快，這樣的話，如果距離達到了465億光年，天體的視運動速度就會達到光速，這樣超過這個距離的天體就不會被我們發現了，因為它們的視運動速度超過了光速。

而且，很可能有一些天體發出的光至今也沒有達到我們這裡，甚至還有的天體的光可能永遠也達到不了我們這裡。

這是因為宇宙誕生之初的膨脹速度是遠遠大於光速的，因此，肯定有一些天體在很早之前就已經到了我們的光錐範圍之外。隨著膨脹速度的減緩，我們會逐漸看到一些光錐之外的天體進入到光錐之內。但是，還是會有一些天體，它們太過遙遠，即便空間膨脹速度減慢了，它們的光也不會在有生之年傳遞到我們的光錐之內。

天文學家告訴我們，地球夜空一共有6000多顆星星能被人類用肉眼直接看到，這些星星絕大部分都是和太陽一樣的恆星

太陽系所處的銀河系，是一個擁有數千億顆恆星的棒旋星系，而人類肉眼只能看到幾千顆恆星，因此幾百年來天文學家都熱衷於製造更強大的天文望遠鏡，但上世紀初物理學和天文學的兩個發現，讓天文學界意識到了，不論用多麼強大的望遠鏡，人類都永遠無法看見宇宙的全貌。

那麼究竟是什麼發現，徹底堵死了天文學家窺探宇宙的路呢？答案就是上世紀初，愛因斯坦相對論，揭示的光速不變且不可被超越，以及埃德溫.哈勃發現的宇宙膨脹現象。

狹義相對論證明了，光速是宇宙中，資訊傳遞速度的上限，因此我們看到的太陽永遠都是8分多鐘前的太陽，看到的比鄰星永遠都是4.22年前的比鄰星，換言之就是說，天文學家看的越遠就越古老，所以天文學堪稱“宇宙考古學”

哈勃發現的宇宙膨脹，證明了星系都在遠離地球，同理，星系發出的光也需要更長的時間才能飛到地球。

上世紀末，宇宙膨脹又被證明是“加速膨脹”，也就是說距離地球越遠的星系，遠離地球的速度越快，它們發出的光，飛到地球所需的時間也就越來越長。

基於以上事實，人類目前的可觀測宇宙直徑是930億光年，也就是一個以地球為中心，半徑465億光年的球形空間，其內大約有1萬億個星系，數萬萬億顆恆星。

465億光年之外，是更廣闊的未觀測宇宙，那裡也存在著海量星系和恆星，但它們發出的光直到今天也還沒飛到地球，未來隨著宇宙的加速膨脹，星系密度還會進一步降低，天文學家將看到一個逐漸暗淡的宇宙。

宇宙時空本身的超光速膨脹，是人類目前已知的兩種超光速現象中，影響最大的一種，它直接把天文學的研究範圍，侷限在了可觀測宇宙之內。

在超光速膨脹的宇宙中，資訊的傳遞速度卻是“緩慢”的光速，這意味著我們永遠無法知道，宇宙深處正在發生著什麼。

光速限制阻礙遙遠恆星光芒到達地球的同時，也禁錮了住人類文明探索宇宙的腳步

為什麼有些恆星的光至今都沒有到達地球？

從靜態宇宙到動態宇宙

這個問題說白了就是一個速度追及問題，追及的物件分別為光線和宇宙空間本身。在歷史上很長一段時間，人們普遍認為宇宙空間處於一個相對靜止、均勻且沒有邊界的狀態，從這個理論出發，自然就會推匯出無論距離地球多遠的恆星，只要假以時日，從它們表面發出的光線自會到達地球。

就連愛因斯坦早期也認為宇宙是一個完全“靜止”的空間，在提出廣義相對論以後，對錶述萬有引力本質的引力場方程加上了一個宇宙常數，藉以消除引力對星體之間相互“牽引”的趨勢，從而在理論上保證宇宙的“靜止”狀態。

在19世紀初，科學家們對來自宇宙遙遠區域的一種特殊星體產生了濃厚興趣，這種星體的光亮度會隨著時間呈現週期性的變化，後來科學家們將這樣的星體稱為變星，而關於這些星體是否處於銀河系內，科學家爭論了很多年。

到19世紀20年代，美國科學家哈勃利用天文望遠鏡，對仙女座星系中的變星進行了長期觀測，根據變星光亮度的變化與距離之間的關係，測算出目標星系距離地球254萬光年，與銀河系的尺寸相比較，從而確認了河外星系的存在。

與此同時，哈勃又順帶著對若干河外星系之間的距離進行了研究，結果發現，來自遙遠星系所發出的光線光譜，也明顯的向紅端移動的現象，而根據開普勒效應，這種現象的產生根源在於目標光源與觀測者之間的距離正在逐漸拉大，而且距離地球越遠，距離被拉大的效果越明顯，從而確認了宇宙正在加速膨脹的事實。愛因斯坦親自看到哈勃的觀測結果後，不得不承認了宇宙空間並非完全靜止的事實，於是在引力場方程中不得不將宇宙常數刪除。

宇宙的膨脹

哈勃在此發現基礎之上，又進行了深入研究，提出了目標星系退行地球的速度與它們和地球之間的距離成正比的結論，這就是著名的哈勃定律，表示式為Vx=H*D，其中Vx為相對於地球的退行速度，H為哈勃常數，D為目標星系與地球間的距離。為了準確地測算哈勃常數，在2013年的時候，歐洲航天局利用普朗克衛星進行了精密測量，結果為67.8±0.77（km/s）/Mpc，意思是在距離地球百萬秒差距（Mpc，約326萬光年）的區域，目標星系退行的速度為67.8±0.77公里每秒。

在能量漲落的作用下，138億年前奇點發生了大爆炸，在隨後的一個普朗克時間內，巨大的能量推動了宇宙空間的暴漲，在20分鐘左右的時間就幾乎達到了現有宇宙的尺度級別。而在大爆炸之後的38萬年之後，隨著空間溫度的緩慢回落，宇宙中才開始形成第一批中性原子（以氫和氦為主），這個時候原始宇宙的星雲團才開始形成，光線從中才開始逃離出去，這也是科學家們定義的“光子退耦”現象。

在奇點大爆炸之後的幾十分鐘時間內，整個宇宙空間是在巨大的能量釋放作用下急速膨脹的時期，此後整個宇宙空間仍然是處於不斷加速膨脹的狀態，一直持續到大爆炸之後的45億年左右。

此後，透過大爆炸產生的各種自由原子逐漸聚合形成了第一批恆星，然後是行星、衛星等星體，在引力的作用下，宇宙膨脹的速度逐漸減慢。按照科學家們的判斷，宇宙空間中除了常規物質以外，其它佔據絕大部分的是暗能量和暗物質，其中暗能量是一種壓強為負、起到排斥作用的物質，在大爆炸45億年之後，暗能量的作用效果超過了引力和暗物質的吸引作用，宇宙又開始進入到加速膨脹時期，截至目前這種加速膨脹的趨勢依然存在。

光線的傳輸速度跟不上空間膨脹的速度

那麼，在宇宙加速膨脹剛開始時，之前已經到達地球的光線，我們在地球上目前還能夠捕捉到它們的身影，據此我們就可以觀測到來自遙遠星系或者恆星。而在宇宙加速膨脹的影響下，在大爆炸之後的138億年的現在，我們的觀測極限距離約為465億光年，這個半徑就是目前可觀測宇宙的範圍，超出這個範圍的光線，由於空間膨脹的速度（即目標星體退行的速度）超過了光線的傳播速度，從目前看已經無法再進入我們的視野。

有科學家們透過對測算現有宇宙的平均能量密度、空間膨脹速度等方面的數值，推測出現有宇宙的平均曲率，結果顯示並不是呈現負值的開放型，也不是呈現正值的閉合型，而是幾乎是沒有曲率的平坦型，精度為99.6%左右，但就是這一點點的差值，可能給了我們對不可觀測宇宙範圍的界定提供了寶貴的資料，根據這0.4%的差異，則可以推算出不可觀測宇宙的範圍至少是現在可觀測宇宙的250倍，也就意思著我們所處的宇宙整體空間的半徑，將達到23萬億光年。

另外，根據哈勃定律，我們可以測算出在現有可觀測宇宙的範圍內，即使在144億光年處的恆星，由於其相對於地球的退行速度已經達到光速，所以如果以現在為起點，這些恆星發出的光線已經無法再到達地球，我們看到的都是它們之前發出且已到達地球上的光子。

為什麼有些恆星的光至今都沒有到達地球？

沒有任何證據證明還有哪些恆星的光直徑沒有到達地球，這只是一些理論猜測。這裡麵包含兩層含義，一層是迄今為止，還有一些星光即便到了地球，也沒有被我們看到；還有一層就是有些星光沒有到達地球，而且可能永遠也到達不了地球，因此不會被人類觀測到。

先上一張圖：這是哈勃望遠鏡經過10年拍攝疊加起來的一張極深場

還有星光沒被我們看到，有兩個方面原因。

宇宙誕生138億年來，經歷了138億年的傳播，理論上任何星光都能夠被我們看到，但有幾個原因讓我們無法看到所有的星星。

其一，是我們宇宙太大了，人的視力是有限的，這樣雖然有些星光早就傳到了我們這裡，但我們也無法看到。

人看到東西需要這個東西有一定的張角，也就是人的視力極限。研究認為，正常人眼的明視距離為25cm距離，可以分辨出兩個距離0.073mm的點，再小就無法分辨了。另一種理論認為，一個物體入射到人眼中的最小張角為1"，也有的認為要小於這個，為0.7"。

而望遠鏡看遙遠物體也是有極限的。望遠鏡最小分辨角適用公式為：θ0=1.22λ/D。這裡θ0表示最小分辨角，λ為光波波長，D為望遠鏡物鏡直徑。

因此一些恆星由於距離我們太遙遠，直徑光度都比較小，我們就無法看到了。目前人類透過哈勃空間望遠鏡，觀測到最遠的恆星叫透鏡恆星1（LS1），暱稱為“伊卡洛斯（Icarus），距離我們90多億光年，是透過巨大天體引力透鏡把效應把LS1放大了2000倍，才看到的。

肯定還有許多比這遠，比這近但比這小，就無法觀測到了。還有比這大比這近，由於沒引力透鏡效應而無法觀測到的恆星。

其二，宇宙大爆炸和宇宙膨脹形成了兩個視界，一個是過去視界，另一個是未來視界。這兒兩個視界外屬於不可觀測宇宙，那裡的天體有可能永遠不被人類觀測到。

過去視界是指宇宙大爆炸之後38萬年這個範圍。宇宙大爆炸初始階段，宇宙處於極端高溫高密狀態，溫度達到10^32K，密度達到10^94g/cm^3，一直到38萬年後，溫度才降到3000K以下。在這之前，光子和電磁波完全無法脫耦，宇宙被稱為不透明的黑暗時代。人類的觀測手段都是透過電磁波或可見光，因此這段黑暗時期人類無法看到。

大爆炸38萬年後，電磁波才脫耦，宇宙對電磁波變得透明起來，如今觀測到的微博背景輻射就是這個時候的事情，是宇宙大爆炸餘燼的殘留輻射。這是可見光還沒有脫耦，一直到5億年後，才有可見光線從宇宙深處發出，被人類所看到。

而宇宙在這個階段是膨脹了很大的。據研究，宇宙大爆炸初始10^-35s時有過一段暴漲期，雖然只經歷了10^-33秒，卻經歷了100次加速，也就是經歷了2^100次擴大。這個宇宙到底有多大，誰也不知道，那裡的樣子永遠傳遞不到我們的視網膜。

不過，近年來人們終於捕捉到了引力波，有人提出大爆炸初期雖然沒有電磁波，但引力波是遮蔽不了的，或許在未來，人們可以透過引力波探測大爆炸初始38萬年之間的那段秘密。但這還只是個預期，要實現它還需要長久的努力。

未來視界就是科學家們觀測到，宇宙還在加速膨脹，而在宇宙遙遠的邊際，膨脹速度疊加已經超過了光速數倍。這樣那裡的星光就永遠也傳遞不到我們這裡。這部分星光是真正的永遠也傳遞不到人類視網膜的“有些星光”，這個星光有多少，不可觀測宇宙有多大，誰也不知道，就是今後有了引力波探測裝置，也無法得到那裡的資訊，因為引力波也是光速，對超光速的事物無法探測。