138億年前，大爆炸發生了。宇宙中充滿了物質、反物質、輻射，他們從超級熱、超級密集的狀態逐漸膨脹、冷卻，直到今天，我們可觀測宇宙的體積都已經達到460億光年。我們觀察宇宙靠的是光線，而這個極限就被限定在光線是否能夠到達我們的眼睛。但是那些超出我們眼睛觀察範圍的宇宙還有什麼呢？不可觀測的宇宙又是什麼樣的？
可觀測宇宙之外是什麼？
宇宙的歷史，就我們所能看到的使用各種工具和望遠鏡的歷史來說，是確定無疑的。但我們的觀察只能從同義反復的角度為我們提供關於可觀測部分的證據。所有其他的東西都必須被推斷出來，而這些推斷只有在假設的基礎上才有效。
今天的宇宙是冷的和塊狀的，但它也在膨脹和吸引。當我們看到越來越遠的距離時，我們看到的東西不僅是遙遠的，而且是時光的倒流，因為光速是有限的。越遠的宇宙就越不那麼笨重，越均勻，形成更大、更復雜的結構的時間就越少，這就需要更多的時間來進行重力作用。
基本宇宙觀——大爆炸和膨脹的宇宙
早期遙遠的宇宙也更熱。膨脹的宇宙使穿過宇宙的所有光的波長都變長了。當波長變長時，它就會失去能量，變得更冷。這意味著宇宙在遙遠的過去是更熱的，這一事實我們已經通過對宇宙中遙遠特徵的觀察得到證實。
2011年的一項研究(紅點)提供了迄今為止最好的證據，證明過去的宇宙微波背景溫度更高。遠光的光譜和溫度特性證實了我們生活在膨脹的空間中。
我們在宇宙大爆炸後138億年的今天，仍然可以測量宇宙的溫度，方法就是通過觀察那個熱的、緻密的、早期狀態的殘餘輻射。今天，它出現在光譜的微波部分，被稱為宇宙微波背景。隨著黑體光譜和2.725k的溫度的增加，很容易確定這些觀測結果與宇宙大爆炸模型的預測相符，精確得令人難以置信。
太陽的實際光線（左邊的黃色曲線）和一個完美的黑體（右邊的灰色曲線）對比圖。因為太陽的光球厚度，表明太陽更像是一系列的黑體；右邊是由COBE衛星測量到的真實的宇宙微波背景完美黑體。注意，右邊的“誤差條”是驚人的400西格瑪。理論與觀察之間的一致是具有歷史意義的。
此外，我們知道隨著宇宙的膨脹，這種微波背景輻射是如何在能量中演化的。光子的能量與其波長的倒數成正比。當宇宙只有一半大小時，大爆炸產生的光子能量是現在的兩倍，而當宇宙只有現在的10%時，這些光子的能量是現在的10倍。如果我們回到宇宙只有當前大小0.092%時，我們會發現宇宙比現在溫度高1089倍：大約3000K。在這些溫度下，宇宙足夠熱，以至於可以電離其中的所有原子。宇宙中所有的物質不是固體、液體或氣體，而是電離的等離子體。
宇宙初期，電子和質子是自由的，並與光子發生碰撞，而當宇宙膨脹和冷卻時，它會變成一箇中性宇宙，對光子來說是透明的。這裡顯示的是在宇宙微波背景發出之前的電離等離子體(左)，接著是向一箇中性宇宙(右)的過渡，這對光子來說是透明的。
可觀測宇宙之外是什麼？
我們到達今天宇宙大小的方式是通過對以下三件事的共同理解：
宇宙目前膨脹的速度有多快，我們可以通過很多方法來測量，宇宙目前有多熱，我們從宇宙微波背景輻射中知道，宇宙是由什麼組成的，包括物質、輻射、中微子、反物質、暗物質、暗能量等等。
通過我們今天所擁有的宇宙，我們可以推斷出熱大爆炸的最早階段，並得出宇宙的年齡和大小的數據。
從現有的一整套觀測資料中（包括宇宙微波背景資料，還包括超新星數據、大規模結構調查和重子聲學振盪等），我們得到了我們的宇宙。大爆炸後年齡是138億年，現在半徑為461億光年。這是可觀測到的極限。任何比這更遠的東西，即使是自大爆炸那一刻起以光速運動的物體也沒有足夠的時間到達我們。隨著時間的推移，宇宙的年齡和大小都會增加，但我們所能觀察到的東西總是有限度的。
可觀測宇宙之外是什麼？
藝術家對可觀察宇宙的對數尺度概念圖。請注意，大爆炸決定了，我們可以看到的時間和空間是有限的：時間138億年，距離我們460億光年。生活在我們宇宙中的任何地方的人都會從他們的有利位置看到幾乎完全相同的東西。
那麼對於宇宙中超出我們觀測範圍的部分我們能說些什麼呢？我們只能根據我們所知道的物理定律，以及我們可以在可觀測宇宙中測量的事物，做出推論。例如，我們觀察到，在最大的尺度上，宇宙在空間上是平坦的：它既不是正曲線，也不是負曲線，精確到0.25%。如果我們假設我們目前的物理定律是正確的，我們就可以對宇宙的大小設定限制，至少，在宇宙重新彎曲回到自身之前，我們可以對宇宙的大小設定極限。
熱點和冷點的大小以及它們的尺度，表示了宇宙的曲率。盡我們最大的能力，我們測量到它是完全平坦的。重子聲學振盪提供了一種不同的方法來約束這一點，但也有相似的結果。（a）譯文：如果宇宙是封閉的，那麼來自熱點相對的光線就會相互向對方彎曲，因此，在我們看來，這個熱點似乎比實際的要大。（b）譯文：如果宇宙是平的，那麼來自熱點相對的光線根本就不會彎曲，因此在我們看來，熱點的真實尺寸是真實的。（c）譯文：如果宇宙是開放的，那麼來自熱點相對的光線就會相互遠離對方彎曲，因此，在我們看來，這個熱點似乎比實際上要小。
斯隆數字巡天和普朗克衛星的觀測是我們獲得最佳數據的地方。他們告訴我們，如果宇宙確實向後彎曲並靠近，我們能看到的部分與“未彎曲的”部分是如此難以區分，以至於它的半徑至少是可觀測部分的250倍。
這意味著，如果沒有拓撲結構上的怪異之處，這個不可觀測的宇宙，其直徑必須至少為23萬億光年，其中包含的空間體積是我們所能觀測到的體積的1500萬倍以上。然而，如果我們願意推測，我們可以非常有說服力的說，不可觀測的宇宙應該比這個大得多。
從我們的觀點來看，可觀察到的宇宙可能在所有方向上都是460億光年，但肯定還有更多不可觀測的宇宙，甚至可能是無限的，就像我們的宇宙一樣。隨著時間的推移，我們可以看到一些，但不是很多。
正如我們所知，大爆炸可能標誌著可觀測宇宙的開始，但它並不標誌著空間和時間本身的誕生。也許在宇宙大爆炸之前，宇宙經歷了一段時間的宇宙膨脹。宇宙不是充滿物質和輻射，也不是熾熱，而是：
空間本身充滿了固有的能量，以恆定的指數速率膨脹，創造新空間的速度如此之快，以至於每10^-32秒就能從最小的物理長度尺度——即普朗克長度，延伸到目前可觀測宇宙的大小。
膨脹會導致空間呈指數級擴張，這很快就會導致任何已經存在的彎曲或非光滑的空間看起來都是平坦的。如果宇宙是彎曲的，它的曲率半徑至少是我們能觀測到的幾百倍。
可觀測宇宙之外是什麼？
宇宙到底有多大？宇宙是否無限？也許下面三個問題的答案對這兩個問題的解決影響重大。
宇宙大爆炸時的宇宙區域到底有多大?宇宙是否“永恆膨脹”？宇宙膨脹在結束前還能持續多長時間?
有可能這個膨脹的宇宙，勉強達到我們目前所能觀測到的規模。
還有可能的是，膨脹宇宙“邊緣”的證據將在未來的某一年出現。
但也有可能宇宙的存在時間比我們能觀測到的還要長。
在我們回答這些問題之前，我們可能永遠不會知道。
大量發生大爆炸的獨立區域被不斷膨脹的空間分隔開來。但我們不知道如何測試、測量或訪問我們可以觀測到的宇宙之外的東西。
除了我們所能看到的，我們強烈地懷疑還有很多宇宙和我們一樣，有著同樣的物理定律，同樣的物理結構，同樣的宇宙結構，同樣的產生複雜生命的機會。在膨脹結束的“泡沫”中，也應該有一個有限的大小和規模，而在更大的膨脹的時空中，包含著指數級的這樣的巨大泡沫。但正如整個宇宙（或者你喜歡的多元宇宙），可能是無限的，也可能不是無限的。事實上，除非膨脹持續了無限長的時間，或者宇宙生來就是無限大的，否則宇宙的範圍應該是有限的。
儘管我們可以觀測到的宇宙如此之大，我們所能觀測到的星星如此之多，它也只是我們所能觀測到的宇宙的一小部分而已。
然而，最大的問題是，我們沒有足夠的信息來明確回答這個問題。我們只知道如何獲取我們可觀測宇宙中的信息：各個方向的460億光年觀測範圍。最重要的問題，宇宙是有限的還是無限的，答案可能被編碼在宇宙本身中，但我們無法獲得足夠的信息來知道。除非我們能找到答案，或者想出一個聰明的方案來擴展我們所知道的物理學的能力，否則我們所能得到的只有可能性。
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