千百年來，當我們仰望星空，都會思考一個問題：這個宇宙到底有多大？宇宙之外又是什麽一番景象？人類可能在未來的幾百上千年，甚至永遠也搞不清楚這些問題（取決于人類存在的時間），但是我們還是可以透過目前人類的一些“渺小”的發現，來分析一下宇宙之外到底有什麽。

我們提到宇宙，在討論它有多大時，總會形容宇宙是無限大的。宇宙這個詞來源于2000多年前的莊子，“宇”是指上下四方，即空間；“宙”是指古往今來，即時間。那麽宇宙就是空間和時間的結合。如果空間是無限的不好理解，那麽時間是否是無限的呢？

時間在我們看來好像沒有盡頭。按照目前我們對時間的理解，時間就是物質存在的一種客觀形式，是物質過去、現在和將來運動的一種連續表現。時間是以線性的方式，還是螺旋線性的方式，還是其它我們還未曾了解的方式表現尚不清楚，但可以看出時間是隨著物質變化而變化的。物質不會憑空産生，也不會憑空消失。而時間作爲物質的客觀存在方式，以及物質運動變化的連續性表現，通過一系列觀察和計算，人類已經估算出了目前宇宙的年齡是138億年。如果宇宙是存在年齡的，那麽就說明時間是有限的。宇宙是時間和空間的結合，那麽就說明宇宙是有限而不是無限的，因爲在有限的時間裏是不可能創造出無限的宇宙的。宇宙很有可能是有限的。

在日常生活中，我們一定聽過火車的聲音。當火車迎面駛來的時候，你聽到的聲音越來越高；當火車遠離時，你聽到的聲音越來越低。這個就叫做多普勒效應，是奧地利物理學家多普勒（Christian Johann Doppler）1842年在觀察火車時提出的。就是物體發出的波長，因爲波源和觀察者的相對運動而變化。觀察者在運動的波源前面，波被壓縮，波長壓縮後就變短了，頻率就變高了，叫做藍移。相反，波源遠離觀察者，波長變長，頻率變低，叫做紅移。因爲可見光裏波長最長的就是紅光。

根據這一聲波的藍紅移程度，可以計算出波對于觀察者的運動速度。多普勒效應不僅適用于聲波，也適用于其它所有類型的波，比如電磁波。1912年，美國天文學家維斯托·斯裏弗（Vesto Melvin Slipher）等人發現恒星的光波頻率也會隨著距離的增加而不同。如果恒星遠離我們，則光的譜線就向紅光方向移動，即星系紅移。反之就是藍移。他發現星系中的紅移現象要遠遠大于藍移現象。這就說明幾乎所有的星系都在遠離我們而去。

1931年，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）——就是那個哈勃望遠鏡的哈勃——在這個基礎上進一步發現，宇宙中幾乎所有的星系都具有紅移現象，而且星系的紅移速度和該星系離我們的距離成正比。也就是說，越遠的星系離開我們的速度就越快。這就是哈勃定律。既然星系都在遠離，而且速度越來越快，這說明宇宙正在膨脹，並且是加速膨脹。

第一個提出宇宙膨脹的並不是哈勃，而是奧地利的天文學家喬治·勒梅特（Georges Lemaitre）。所以哈勃定律也叫做哈勃-勒梅特定律。更重要的是，1931年勒梅特進一步提出，宇宙之所以在膨脹，就是因爲宇宙有一個起始之點，就像是上帝創世時創造的一個“原生原子”。這個原生原子就是後來我們所說的“奇點”。

就像一個小小的種子一樣，成長成一棵參天大樹。這個學說就是後來我們熟知的“宇宙大爆炸”理論。這在當時是一個非常超前的理論，很多天文學家都感到驚恐、反對，認爲是無稽之談。但是隨著之後的一系列重要的觀測發現，我們的宇宙很有可能就是起源于一場爆炸。其中最重要的證據就是宇宙微波背景輻射（CMB, Cosmic Microwave Background）。

1965年，美國貝爾實驗室的兩名工程師阿諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）爲了改進衛星通訊，建立了高靈敏度的雷達天線，但他們總是能收到一些的背景噪音。他們甚至清除掉了雷達天線上的鳥糞，還是不能消除噪音。

後來人們根據他們的這一發現，確定了這種噪音是來自于宇宙微波背景輻射，即宇宙大爆炸遺留的熱輻射。就是那個最初的奇點，在爆炸後38萬年後的熱輻射殘留物。當時的宇宙半徑大概是4000多萬光年。宇宙經過138億年的加速膨脹後，才形成了現在的大小。由于宇宙微波背景輻射的發現，讓宇宙大爆炸理論成爲了現在最普遍接受的觀點。

現在基本確定了宇宙的幾個特征：宇宙來源于一個奇點的爆炸，宇宙正在加速膨脹，並且最遠的地方膨脹速度超過了光速（空間膨脹速度並不違背廣義相對論）。如果宇宙正在膨脹，那爲什麽我們與太陽和月球的距離並沒有增加呢？這是因爲宇宙膨脹並不會改變地球和太陽之間的距離。因爲星體之間有萬有引力和電磁力，在太陽系的尺度上，萬有引力就像一根無形的繩子一樣，讓太陽系的各個星體緊緊保持在一起。

宇宙膨脹只是時空本身在膨脹，不會改變銀河系內星體之間的相對位置。由于太陽系是圍繞著銀河系中心的超大質量黑洞旋轉，所以銀河系內星體的距離也不會隨著膨脹而增加。

但是銀河系外，除了少數屈服于銀河系的矮星系和因爲引力相互吸引的星系（如仙女座星系）之外，其他所有的星系都在遠離銀河系。你可以想象現在的宇宙就像一個被不斷吹大的氣球，而星系就像是氣球表面上的點。隨著氣球的增大，點和點之間的距離就越來越大。只要時間足夠長，最終銀河系周圍會是一個空空的、什麽也沒有的暗黑空間。

在搞清楚宇宙外面是什麽之前，我們要確定宇宙到底有多大。現在宇宙被稱爲可觀測宇宙（observable universe），是一個以觀測者爲中心的球體空間。我們之所以能觀測到宇宙最遠的地方，是因爲光。我們的眼睛接收到了這些從最遠處發過來的光。目前可以觀測到的最遠的光來自于離我們138億光年外的地方。那就說明，如果以地球爲中心，我們可以觀測到的宇宙半徑是138億光年。

但這只是這個光在138億年前的樣子。由于宇宙在不斷膨脹，這個光現在的位置會遠遠超過138億光年。所以可觀測宇宙的半徑要乘以哈勃的宇宙膨脹系數。這樣得出來的宇宙半徑是465億光年。那麽目前這個可觀測宇宙的大小就是465 X2 = 930億光年。那這個直徑930億光年的宇宙是否就是宇宙的真實大小呢？並不是。真實的宇宙很可能比這個大得多。既然宇宙是由一個點膨脹而來，並且還在不斷膨脹，那麽就算它再大，也應該是有限的。宇宙如果是有限的，它就一定有個形狀。

相對論解釋了時空是可以彎曲的，所以宇宙的形狀很有可能是一個球狀結構。霍金在《時間簡史》中提到了愛因斯坦對于宇宙的解釋，就是“有限無邊”。就是說，愛因斯坦認爲宇宙是有大小，但是沒有邊界的。

他認爲由于空間被宇宙中的各種物質能量彎曲，最終會閉合成一個三維的超球面（hypersphere）。那麽宇宙很有可能就是一個球狀結構。這就好像生活在地球上的我們，無論怎麽走，都不能碰到地球的邊界一樣。只是這個球體和我們三維世界裏的球體不太一樣。球狀宇宙的證據還有很多，其中最經典的一個就是，如果我們從地球上觀測，似乎各個方向上宇宙的景象都大致相同。那麽如果是這樣，就有一個大膽的推想了：會不會某一個我們觀測到的最遙遠星系就是我們銀河系本身呢？因爲光已經繞著這個球狀宇宙走了一圈，我們看到的最遠的東西其實就是我們自己。並且我們從來也不知道銀河系真正的樣子。

根據宇宙微波背景輻射的分布，宇宙也有可能是一個比超球體更複雜的十二面體。這是2003年一個法國的天文觀測團隊提出來的。我們的宇宙很有可能是一個基于十二面體的奇怪的拓撲結構。這種結構使你從任何一個面走到底都會從相對的那個面走回來。

還有人認爲宇宙就像一個連通的甜甜圈結構。這也是一種拓撲結構，是由兩位前蘇聯天文學家提出的。這也說明了宇宙在某種程度上是連通的。星系在這個甜甜圈表面，隨著甜甜圈的不斷膨脹而遠離。

還有一種可能，宇宙是平坦的。並不是說宇宙是像紙一樣是絕對平面的，而是整個宇宙對光的引力是絕對均勻的。宇宙也是一個龐大的物質-能量體。宇宙中小小的一個黑洞都能吸引光子，宇宙那麽大也是可以影響光的。假設宇宙是一個球體，那麽兩條平行的光線在這個龐大的球體引力作用下就一定會發生彎曲而最終相交。如果宇宙是曲面的，那麽這兩條光線就一定會離得越來越遠。但是這一切沒有發生，138億年來所有的光都是沿直線傳播的。這就推導出了宇宙是平坦的結果。只有一種可能就是，可觀測宇宙之外還有一個更大的宇宙。它並不是平坦的，有可能是彎曲或者球體的，只是我們觀測不到而已。因爲這個曲率對于人類目前的觀測手段來說可能太小，還無法測量出曲面。

這個可觀測宇宙的邊界就叫做宇宙視界（Cosmic Event Horizon），是指以地球爲中心，人類能接收到的宇宙電磁波傳來的最大範圍。超過這一範圍，光也達不到地球。所以這個視界以外的空間就是我們可觀測宇宙的“外面”。因爲宇宙大爆炸還沒有膨脹到那個地方，可以想象這個外面就是爲宇宙的最終形態所預留的空間。

如果宇宙就像一個正在不斷膨脹的氣球，那麽這個氣球遲早有一天會膨脹到極限而破裂，那麽一切都會回歸原點。因爲宇宙是有年齡的，那麽宇宙就一定是有壽命的。那麽這個外面可以理解爲“暗空間”，就像暗能量和暗物質一樣，我們無法觀測到它們，但是各種現象表明它們又必須存在。因爲觀測不到，不了解它們的屬性，所以才取名爲“暗”。那麽暗空間也是可能存在的，至于暗空間裏面有什麽，很可能什麽都沒有，沒有時間和空間，在宇宙還沒有膨脹到的地方是什麽都沒有的。

另一種可能就是，我們這個真實宇宙之外（包括可觀測宇宙）是一片無比廣闊的超空間，在這個超空間裏存在著無數個宇宙。首先有一種就是平行宇宙，平行宇宙是很多科學家並不認同，但現在又逐漸接受的一種假說。因爲平行宇宙不可觀測，也很難使用物理常識推導，但是它確實可以解釋很多不可解釋的時空悖論現象。

根據量子理論，一件事件發生之後，可以産生不同的後果，而所有可能的後果都會形成一個宇宙。這類宇宙所遵守的基本物理定律和我們這個宇宙相同，這裏有我們這個世界的無數個可能，也有無數個版本的你。這些平行宇宙也和我們的可觀測宇宙一樣，在不斷膨脹。所有的平行宇宙都存在于這個巨大的超空間裏，它們像一個一個的小氣泡，有的距離非常遠，但是有的距離很近，甚至某些部分都重合到了一起。這種重合現象可能會引起我們這個宇宙的一些變化，比如曼德拉現象，就是其他平行宇宙中同一件事情的不同結果影響了我們的記憶。當然這只是一種基于平行宇宙存在的猜測，這些平行宇宙的數量非常多，但很可能它們也是有限的。

在這個超空間中，另一種可能是存在著和我們宇宙的物理法則完全不同的宇宙。這些宇宙是基于弦理論的，因爲基于弦理論的額外空間維度，這些宇宙的形狀可能多達幾萬億個，就是它們的形狀各不相同。那麽這些宇宙很有可能像我們這個宇宙一樣存在生命，有的可能完全沒有生命，甚至連恒星和星系都沒有，是尚未成型或者失敗的宇宙。這就是多元宇宙論，這就好比在一個實驗室裏，爲了培養微生物而在很多個培養皿中加入培養基一樣，有的可以長出益生菌，有的完全長不出來。我們的地球就恰好處于那個成功的培養皿中。看到這裏，又延伸出了一個更大的疑問：如果存在這個超空間，那這個超空間之外又是什麽呢？

在探討這個問題之前，我們先來看一個理論，叫做宇宙暴脹理論。根據宇宙微波背景輻射，我們在測量這些不同星體的輻射溫度時，應該是有高有低的。比如爆炸出去的物質會有先後順序，抛的遠的就溫度低，近的就溫度高。但是令人非常詫異的是，當人們試著去測量這些輻射溫度時，發現不論是測量來自于宇宙哪一個方向的溫度，它們的溫度幾乎都是相同的。這就好比我們在地球上測量我們左手方向138億光年的地點A，再測量我們右手方向138億光年的地點B，它們的溫度都是相同的，除非地球就是宇宙大爆炸的奇點位置。

所以宇宙大爆炸的支持者們就提出“宇宙暴脹理論（Inflation Theory）”，就是說宇宙在大爆炸之後沒有立刻膨脹，而是等物質和能量在一個極小的範圍內“充分融合攪拌”後，才進一步加速膨脹。這樣就導致宇宙中所有星體輻射溫度都差不多。這次加速膨脹好像就是要趕時間一樣，在這之後宇宙的膨脹速度又下降了，繼續以這個速度膨脹至今。

這就好比有一輛巴士，巴士司機一直在城市裏慢悠悠地轉，等車上上夠了乘客，司機才對乘客們說：“大家坐好了，我們現在要正式出發了。”然後才加速前進。當加速到一段時間後，感覺可以差不多以慢一些的速度到達終點後，就放緩了速度，然後最終還是以規定的時間到達終點。這個簡直就是不可理解，宇宙爲什麽會做出這樣非同尋常的舉動，這不像是一種巧合，而像是一種提前設計的結果。

因爲這個暴脹理論存在一定的非自然性，那麽我們現在的宇宙，甚至宇宙之外的超空間，都是一個更高維度甚至是超越更高維度的存在。因爲宇宙大爆炸就說明宇宙是有限的，即使這個超空間也是有限的，或者是需要東西承載的。只是我們永遠也搞不清楚這個承載物是什麽。

這就好比我們開發了一款遊戲，加載一個無限大的地圖，賦予遊戲裏的人物一定的智能，讓它們在這個無限大的世界裏自由地發展。那麽隨著這個遊戲的進展，這些遊戲人物遲早有一天也會思考，這個看似永遠也沒有邊界的世界外面究竟是什麽。它們能想到電腦前正在觀察它們的我們嗎？恐怕是有可能的，因爲我們目前的宇宙從最小尺度到最大尺度上都是有關聯性的，就像我們開發的遊戲也都是基于我們現實的生活去開發的，只是可能更誇張和荒誕。那麽這些遊戲人物如果有一天也這樣想，就是它們能感知到這個宇宙“外面”的時候了。

所以，對于我們來說，這個超空間和所有的一切之外也可能存在著“觀察者”。它們也許和我們人類差不多，也可能和我們完全不同。我們也許永遠也無法看到它們，但總有一天我們能感知到它們的存在。