为什么科学家都认为？就算是超光速飞行，也根本无法到达宇宙边缘

【声明：本文内容均已引用权威资料，并结合个人观点进行艺术加工撰写，文末已标注文献来源及截图，请知悉】

要弄明白这个问题，得先搞清楚“边缘”到底指什么。

在当下的宇宙学理论里，宇宙的结构有几种可能的情况。

第一种是直径约930亿光年的可观测宇宙，它包含了从138亿年前宇宙大爆炸开始，光子能传播到地球的所有范围——这只是人类能“看到”的范围，就像黑暗房间里手电筒照亮的范围，手电筒的光线（对应光子传播距离）有限，而房间本身（对应整个宇宙）可能远比照亮的区域大得多，甚至没有墙壁（边缘）。

整个宇宙的大小可能远超于此，甚至无限，就像我们站在海边能看到的地平线，不代表地球只有这么大。

第二种是整个宇宙，它可能无限大，也可能有限但没有边界，就像一个闭合的超球体。

不过2023年《物理评论D》根据普朗克卫星的数据研究，更倾向于宇宙是无限平坦的结构——就像在无限大的桌面上行走，无论朝哪个方向前进都找不到“边”，是三维空间的无限延伸。现在我们常说的宇宙边缘，一般指的是可观测宇宙的边界，也就是距离地球465亿光年之外的地方。

超过这个范围虽然也有星系存在，但它们发出的光永远到不了地球：这就像逆着比自己更快的水流划船，宇宙时空正在以超光速膨胀，光被不断拉开的空间“甩在身后”，永远无法抵达地球，而且这种膨胀速度还在加快。

人类对宇宙边缘的追问，其实贯穿了整个文明的探索史，而每一次认知突破都在刷新我们对“边缘”的理解。

从宇宙学的探索历史来看，人类对“边缘”的认知曾充满曲折。

古希腊时期的天球模型认为宇宙是层层嵌套的球体，地球位于中心；哥白尼提出日心说后，人们才意识到地球并非宇宙中心；牛顿的绝对时空观则将宇宙视为无限延伸的静态空间。

直到20世纪初，美国天文学家哈勃通过观测仙女座大星云的造父变星，首次证实它是银河系外的星系，彻底打破了“银河系即宇宙”的认知。

随后他发现星系退行现象并提出哈勃定律，证明宇宙在膨胀，这一发现为“宇宙边缘难以抵达”埋下了关键伏笔——膨胀的宇宙让“边缘”本身在不断远离。

从138亿年前宇宙大爆炸开始，宇宙就一直在超光速膨胀，而占宇宙总质量68%的暗能量还在加速这一过程。

暗能量就像宇宙中的“排斥力”，填充在所有空间中，距离越远，这种排斥力的叠加效果越强，所以远处星系远离速度更快。

哈勃望远镜和韦伯望远镜的观测结果都表明，远处星系远离地球的速度和它们与地球的距离成正比，也就是说距离地球越远的星系，远离的速度就越快。

实际观测中，哈勃望远镜对高红移星系GN-z11的观测星系，这个距离地球约134亿光年的星系，正以接近光速的速度退行；韦伯望远镜则凭借红外优势，捕捉到更早期星系的加速远离迹象，进一步证实了膨胀的持续性。

最终在距离地球465亿光年的地方，星系远离的速度正式超过光速，从此和地球失去了因果联系。

这里需要注意的是，宇宙膨胀是时空本身的拉伸，不算“物体运动”，所以不违背相对论——就像气球上的蚂蚁爬得再快，也赶不上气球膨胀的速度。

在更遥远的1000亿光年之外，宇宙膨胀的速度已经达到了两倍光速，而且这个速度会随着距离的增加无限叠加：假设飞船能以两倍光速飞行，当它向1000亿光年外的目标前进时，目的地的膨胀速度已达两倍光速，而更远处的空间膨胀速度会更快——比如2000亿光年外可能达到四倍光速，飞船每靠近一步，前方空间的后退速度反而更快，就像追逐不断加速远离的影子，永远无法触及。

但飞船的超光速飞行会有一个极限（这里的“超光速”指的是物体在时空内的运动速度），这样一来，想要追赶宇宙边缘就成了不可能的事。

2023年《天体物理学杂志》就做过一个形象的比喻：追赶宇宙边缘就像在跑步机上跑步，空间只会以更快的速度往后退，永远也追不上。

爱因斯坦的狭义相对论还会限制超光速飞船的诞生。

因为飞船是有质量的，根据质能方程，有质量的物体想要达到光速是被禁止的，因为在达到光速之前，所需的能量就会变成无穷大，而宇宙中根本不存在无限大的能量。

而且强行让飞船超光速还会违背时间公式，导致时间反向流动，可能会让飞船在被制造出来之前就已经存在，扰乱时间线。

目前理论上允许的超光速方式不止虫洞，科学界还提出过一些有趣的设想。

比如曲速引擎，它基于广义相对论，通过操纵时空结构，使飞船前方的空间被压缩，后方的空间被拉伸，就像冲浪者借助海浪前行，飞船“搭乘”着被扭曲的时空前进。

虽然从理论上避开了有质量物体加速到超光速的能量困境，但要实现曲速引擎，需要巨大的能量，甚至可能涉及到目前尚未被发现的奇异物质。

还有快子理论，科学家假设存在一种质量为虚数的快子，它的速度天生就超过光速，而且速度越快能量越低。

但目前快子还只是存在于理论推导中，没有任何实验能证实它的存在。这些设想进一步拓展了超光速飞行理论的边界，也为未来研究提供了方向。

若想实现超光速飞行，从当前技术层面看，面临着难以逾越的障碍。

能源供应就是首要难题，以人类目前掌握的能源技术，如化学燃料、核能等，远远无法满足超光速飞行所需的巨大能量。

即使是可控核聚变技术，虽然被视为未来能源的希望，但距离实用化还有很长的路要走，且其产生的能量相较于超光速飞行的需求可能仍显不足。

此外，材料科学也面临挑战，超光速飞行中飞船会承受极大的压力和能量冲击，现有的材料根本无法承受，需要研发出具备超强强度和耐热、耐冲击性能的新型材料。

比如，当飞船接近光速时，与星际物质的微小碰撞都可能产生巨大的破坏力，这就要求飞船外壳材料不仅要坚固，还要具备特殊的缓冲和能量消散机制。

从外星文明的角度猜想，如果宇宙中存在其他智慧文明，并且他们掌握了超光速技术，那宇宙应该是一番生机勃勃、交流频繁的景象。

但现实是宇宙寂静无声，这就是著名的费米悖论。

或许有些文明因为掌握了超光速技术而实现了星际扩张，但也可能因为超光速飞行引发的时空问题、能源危机或其他未知风险走向了灭亡；还有可能超光速技术本身就是宇宙中难以突破的科技壁垒，绝大多数文明终其发展历程都无法掌握，就像人类目前一样，被限制在有限的宇宙空间内，无法实现真正的星际远航。

目前理论上允许的超光速方式中，虫洞是被讨论较多的一种，它又被称为爱因斯坦-罗森桥，是时空扭曲到极致的产物。

霍金曾经认为，虫洞只在宇宙大爆炸早期存在过，那时候宇宙时空非常炽热，就像一锅沸腾的开水，虫洞就像是水里短暂出现并相互连通的小气泡。

后来随着宇宙的膨胀和冷却，天然虫洞失去了存在的基础，现在的宇宙中只剩下黑洞，白洞和虫洞都已经不存在了。

人工制造虫洞，在目前的理论中需要负质量或者奇异物质，而这两种物质还只存在于科幻作品里。

也许未来出现比相对论更完善的时空理论后，人造虫洞或其他超光速方式才有可能成为现实。

科学家们正通过对暗物质、暗能量的深入研究，探索它们与时空结构的关联，也在尝试融合量子理论与广义相对论，期待找到突破现有局限的新框架。

在可以预见的未来，超光速技术的实现还遥遥无期，人类文明的活动范围可能会长期局限在太阳系内。

但人类对宇宙的探索从不停歇，从哈勃到韦伯望远镜，每一次观测都在刷新认知，未来或许会有全新理论打破现有局限。

除非技术出现爆炸式发展，在短时间内达到二级文明或者更高的科技水平，否则太阳系或许会成为人类文明永远的家园，因为不掌握超光速技术，别说探索宇宙了，就连探索银河系都做不到。

信源：

《物理评论D》关于宇宙是无限平坦结构的研究：虽然没有直接提供文章链接，但你可以通过访问《物理评论D》（Physical Review D）的官方网站
https://journals.aps.org/prd/，搜索2023年基于普朗克卫星数据关于宇宙结构的研究论文，来获取相关权威信息。

​哈勃定律与宇宙膨胀的观测证据：哈勃望远镜和韦伯望远镜的观测结果是文章的重要依据，你可以访问哈勃空间望远镜官网https://hubblesite.org/和詹姆斯·韦伯空间望远镜官网
https://www.jwst.nasa.gov/，获取相关的观测数据和研究成果。

​ 暗能量加速宇宙膨胀的相关研究：可参考美国国家航空航天局（NASA）关于暗能量的介绍页面
https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy，了解暗能量的相关研究进展和权威解释。