人類做過最偉大的事什麼？不同的人可能有不同的答案，有人認為是火種的掌控，有人認為是語言的發明，有人認為是貿易的誕生，但筆者認為還有另一個答案，就是抬頭仰望星空。
以前的人們認為地球就是宇宙的中心，後來隨著科技的進步，人類發現，我們只是偏安銀河的一隅。一旦知道自己所處的起點，就會想知道自己的終點，即——宇宙有邊界嗎？如果有邊界的話，我們人類能不能到達那裡？
目前我們對宇宙學的瞭解，基於兩個知識體系，一個是用天文望遠鏡看到的可觀測宇宙，另一個就是用當前最為先進的科學理論和計算推導得出的。當然也有第三種，就是假設理論，也是有根據的猜測。
我們先來看看可觀測宇宙，簡單的說，可觀測宇宙是我們從地球上可以看到的宇宙的一部分，受到光速和宇宙年齡的限制。可觀測宇宙的邊緣直徑約為 900 億光年。其實我們可以肯定的是，在超越可觀察的範圍外，宇宙還是那個宇宙。
那麼無限還是有限？有限的話，盡頭又在哪裡？宇宙學家爭論宇宙是無限還是非常大。如果它是無限的，它就沒有邊緣，沒有邊界。如果它是有限的呢？曲率理論給我們一種新的理解宇宙形狀的方式，就像我們看到的球體表面一樣。
想像一下，我們把地球等比例縮小到一個籃球的大小，當我們放一隻螞蟻在地球表面，它向任意方向直走，但當它走了一段路後，最終會回到原點。這就是球體的特點，它沒有明確的邊界，但是有限的面積。
曲率理論認為，宇宙可能也是這樣的。雖然宇宙是有限的，但它沒有明確的邊界。這意味著，即使我們在宇宙中穿行，最終也會回到起點，就像在球體表面上一樣。除了曲率理論，還有一個理論提到了宇宙的邊界。
宇宙膨脹理論是現代宇宙學中的一個核心概念，它描述了宇宙從大爆炸開始至今的膨脹過程。這一理論的核心就是空間本身的膨脹，而不僅僅是物質在空間中的運動。
宇宙膨脹理論起源於1920年代，當時的天文學家們發現遠處的一個個星系似乎都在與我們遠離，且速度快的走的更遠。這一發現被稱為哈勃定律，成為了宇宙膨脹理論的基石。
而一些天文學家認為，這不是因為星系在移動，而是因為宇宙的空間結構本身在膨脹。就像我們吹氣球，當氣球膨脹時，表面兩個點之間的距離增加，但點本身其實並沒有移動。
所以如果宇宙的空間本身在膨脹，那麼宇宙的邊界就是一個複雜的概念。在這種情況下，宇宙可能是有限的，但沒有固定的邊界，就是這個邊界並不是固定在那，而是可能在不停的移動。
那麼這個膨脹會是無限的嗎？其實也並不是，宇宙膨脹的未來取決於宇宙的總品質和能量。如果宇宙的密度低於某個臨界值，它可能會永遠膨脹下去。如果密度高於這個臨界值，宇宙可能會停止膨脹並開始收縮，最終導致“大坍縮”。
當然也不是所有科學家都支持有邊界的理論，劍橋大學著名理論物理學家斯蒂芬·霍金於1981年就提出過無邊界的理論，他認為宇宙的起源並不是大爆炸，而是量子意義上的無中生有。
他認為宇宙從一個不存在的狀態中誕生，類似於量子領域中的虛空湧現。這意味著宇宙的起源並不需要一個初始邊界或特定的起點。這個過程實現了宇宙的無中生有，或者說宇宙沒有明確的起源。
當然他的這種觀點挑戰了傳統的宇宙學模型，同時也激發了更多關於物理定律和宇宙演化的研究。那麼如果有邊界，人類是否有希望到達那個所謂的邊界，並親眼看看它是什麼樣子呢？
光速，對於地球上的我們來說，簡直無法觸及，但從宇宙的角度來說，就算有一天人類可以以光速來旅行，可是在三級文明面前，光速也簡直是貽笑大方。
太陽到地球的距離約為約1億5千萬公里，通常用天文單位（AU）來表示，大約是1AU。光從太陽到地球大約需要8分鐘20秒。發現沒有，我們眼中遙不可及的光速，從太陽射到地球，也不能做到直達。
所以我們肉眼看到的太陽，已經是8分鐘前的太陽了。而光走完整個太陽系的時間，學界上有不同的認識，這裏我們取其一，太陽系的外邊緣通常被稱之為“柯伊伯帶”，它大約位於太陽系的阿爾法星際鄰近地區。
那麼光線穿過太陽系到達柯伊伯帶的時間大約為8小時20分鐘。這裏我們取一半，如果向單一方向出發，我們不需要走完太陽系的直徑，即便如此也得花個4小時左右，更不用談銀河系了。
銀河系的尺度更大，同在銀河中有的星星，離我們甚至有數萬光年。它們在數萬年前發出的光，被現在抬頭仰望星空的我們所看見，我們正在看著它們古老的過去，看到它們古老的位置。
想要去到他們那裡，就算是光速也要數萬年，但人類的壽命在宇宙中也只是轉瞬即逝。所以可觀測的宇宙比我們實際可以互動的宇宙要大得多，但這個可觀測宇宙又是整個宇宙中微不足道的一小部分。
很遺憾，如果有哪個所謂的邊界，人類目前也無法看到它在哪，更別提知道它是什麼樣了。那人類有機會去探究嗎？之前看到一個很有趣的例子，有人提到了接近光速的星際旅行中，會逐步達成愛因斯坦狹義相對論中的時間膨脹效應也叫“鐘慢效應”。
狹義相對論中的鐘慢效應是一個相當有趣的現象。它描述的是，當一個物體以非常快的速度運動時（接近光速），在這個物體內部測量的時間會比靜止不動的觀察者測量的時間流逝得更慢。換句話說，運動的物體經歷的時間會比靜止的物體少。
想像一下，如果你帶著一塊非常精準的表上了飛船，然後讓這個飛船以接近光速的速度飛行。根據狹義相對論，當飛船回到地球時，你會發現飛船上的時鐘走得比地球上的時鐘慢。也就是說，飛船上的時鐘顯示的時間比地球上的時間少，好像飛船上的時間“減慢”了。
假設這個飛船能達到光速的99%，我們用狹義相對論中的時間膨脹公式來計算，這個飛船飛行了100年，地球已經過去了大概700多年。這大概非常符合我國神話里說的，“天上一天，地下一年了。”
當然這個計算只是一個近似值，因為實際情況可能會更複雜，例如飛船的加速和減速過程也會影響時間膨脹效應，這個飛船甚至不能直線飛行，因為其可能要規避沿途的行星、隕石，在轉彎、避讓的過程中動能的損失是必然的。
不過說到這，似乎人類最終還是無法走得更遠，就算只是在可觀測宇宙中，接近光速走100年，我們在壽命耗盡前連銀河的零頭都走不出去，要知道銀河的直徑大約是10-18萬光年。那麼我們真的就毫無辦法了嗎？
科學其實並不是一堆冷冰冰的數據，總有無數的暢想，近百年人類不就實現了那麼多前人認為是幻想的東西嗎？
之前我們提到，人類有限的壽命，滿打滿算100年，對於宇宙來說只是彈指一揮，我們無法在有限的壽命中探索到遙遠的星空，但科幻卻是給了我們另一條出路。
相信不少人都看過《異形》系列的電影，1979年第一次上映，距今已有45年，電影裡有一個概念，宇宙飛船內配備了低溫休眠設備，由於星際旅行需要很長時間，船員們會在星際旅途開始後進入休眠狀態，在到達目的地后再甦醒。
試想，如果低溫休眠技術可以突破，那麼時間將會變成人類星際旅行中的最不用擔心的東西，而現實中，這項技術也在一點點的進步。
2016年，中科院深圳腦團隊就在我們的大腦中發現控制人體溫度的——TRPM2神經元，為人類探索體溫調控機制提供了新的線索。
2022年，他們還成功的啟動了小老鼠腦中的相關神經元，使得小老鼠進入了人工冬眠狀態，且在狀態下維持了10多個小時。
美國的臨床試驗則是將人工冬眠技術應用到了醫療實踐中。通過迅速降低體溫，減緩大腦活動，使醫療人員可以有更多時間進行手術或其他治療操作。
可以遇見，低溫休眠將會在未來大放異彩，在電影中被描繪得如此引人入勝，而現實中的科學家們正在努力將這個概念變為現實。這項技術不單單會改變人類星際探索的方式，還可能在醫療領域發揮重要作用。
除了《異形》系列，《星際迷航》也是科幻中不得不提的代表之作，《星際迷航》中飛船使用了曲速引擎，讓飛船在不超過光速的情況，進行超光速移動。這句話是不是聽起來很像病句，但我簡單說完它的原理相信大家就懂了。
愛因斯坦的相對論為速度設置了一個上限，那就是光速。如何在不超過光速的情況下，獲得比光更快到達那個地方呢？這就要說到“曲速泡”概念，這種方法並不是通過增加飛船的速度來超越光速，而是通過壓縮飛船周圍的時空結構來實現。
這樣，飛船可以在不違反相對論的情況下，以超過光速的速度移動。不過這些研究都還處於理論階段，實際應用還面臨著巨大的技術和能源挑戰。
比如想要維持飛船周圍彎曲時空所需的能量，消耗量極大。再比如這種能量產生的強輻射對人體有害，等等問題。所以目前對於曲速的研究仍然屬於科學的前沿領域。
雖然直到今天，我們仍未可知宇宙到底有沒有邊界，如果有那裡是什麼樣，但這短短幾百年，人類已經慢慢步入了太空，各國都在籌備月球基地，甚至馬斯克還有火星移民的專案，我相信人類遲早有一天將會深入這浩瀚星空。
科幻雖然是科幻但它也常常為科學研究和技術發展指明瞭方向。人類之所以渺小，是因為抬頭仰望星空。人類之所以偉大，也正是因為抬頭仰望星空。
隨著科學技術的不斷進步，我們對於時間、空間和生命的認知也在不斷深化。當科學與科幻相遇，人類的未來將會是怎樣的呢？讓我們拭目以待。
參考資料：
宇宙膨脹理論；維琪百科如今，人體冬眠技術發展如何？知乎，2023宇宙的邊緣是什麼?三種情況都指向同一個結果；火星科普，2021如何理解鍾慢效應和尺縮效應？真的變慢縮短了還是只是觀察效應？宇宙探索，2022超光速旅行真的要來了？發現了首個曲率泡，曲速引擎研究出現曙光；時空通訊，2021