如果你盡你所能地進入太空，你會遇到什麼？你能走多遠，有限度嗎？或者你能走無限遠嗎？您最終會返回到起點，還是繼續穿越您從未遇到過的空間？換句話說，宇宙有邊緣嗎？如果有，它在哪裡？
- 圖注：藝術家對可觀測宇宙的對數尺度概念。星系讓位於大型結構和大爆炸在郊區的熱，密集的等離子體。此"邊"只是時間上的邊界。
信不信由你，實際上有三種不同的方式來思考這個問題，每種方式都有不同的答案。如果您考慮您能夠走多遠，如果您：
- 今天被留在一個任意強大的火箭，
- 考慮所有可能接觸到我們的東西，或從熱的大爆炸開始就被我們接觸的東西，
- 或利用你的想象力獨自進入整個宇宙，包括那些無法觀察的東西，
你可以計算出它離邊緣有多遠。在每種情況下，答案都是引人入勝的。
- 圖注：我們通常將空間可視化為 3D 網格，即使當我們考慮時空概念時，這是一個依賴於幀的過度簡化。在現實中，時空是由物質和能量的存在彎曲的，距離不是固定的，而是可以隨著宇宙的膨脹或收縮而演化的。
要記住的關鍵概念是，空間不是我們通常設想它的方式。通常，我們認為空間就像一個座標系——一個三維網格——兩點之間的最短距離是一條直線，距離不會隨時間而改變。
但是，這兩種假設，在我們的日常生活中都非常完美，當我們開始審視我們星球之外的更大尺度的宇宙時，卻令人大失所望。首先，當你開始將質量和能量量子引入宇宙時，兩點之間的最短距離是一條直線的想法就會崩潰。因為時空受曲率的影響，而曲率是物質和能量的存在是原因，兩點之間的最短距離本質上取決於這些點之間的宇宙形狀。
- 圖注：在廣義相對論中，我們把空間和時間視為連續的，但所有形式的能量，包括但不限於質量，都有助於時空曲率。如果我們用更密集的版本取代地球，包括奇點，這裡顯示的時空變形將是相同的；只有地球內部才會有顯著的差異。
除此之外，時空結構本身不會隨時間而保持不變。在充滿物質和能量的宇宙中，一個靜止的、不變的宇宙（點之間的距離隨時間保持不變）本質上是不穩定的；宇宙必須通過膨脹或收縮來進化。如果愛因斯坦的廣義相對論是正確的，這是強制性的。
從觀察上看，我們宇宙正在膨脹的證據是壓倒性的：愛因斯坦預言得到了驚人驗證。但這帶來了一系列的後果，以宇宙距離分離的天體，包括它們之間的距離隨著時間的推移而膨脹。今天，我們能看到的最遙遠的天體距離地球超過300億光年，儘管自大爆炸以來已經過去了138億年。
- 圖注：星系越遠，它離我們越快，它的光看起來越紅移。今天，隨著宇宙膨脹而移動的星系將比它從它發出的光到達我們的年數（乘以光速）還要大。但是，只有將紅移和藍移歸因於運動（特殊相對論）和空間膨脹結構（一般相對論）貢獻的組合，我們才能理解紅移和藍移。
當我們測量各種天體與其物理和發光特性的距離，以及它們的光因宇宙膨脹而轉移的數量時，我們就能理解宇宙是由什麼構成的。我們的宇宙混合物，目前包括：
- 0.01%的光子輻射，
- 0.1%中微子，一種難以捉摸的低質量粒子，幾乎和光子一樣多，
- 4.9%的正態物質，主要由我們相同的物質組成：質子、中子和電子，
- 27%暗物質，一種未知物質，它吸引，但不發射或吸收光，
- 和68%暗能量，這是空間固有的能量，導致遙遠的天體在衰退中加速離開我們。
這些效應組合在一起時，您將獲得一個獨特而明確的預測，預測它的過去和現在，到可觀測宇宙的邊緣有多遠。
這是件大事！大多數人認為，如果宇宙自大爆炸以來已經存在了138億年，那麼我們所能看到的極限將是138億光年，但這並不完全正確。
只有當宇宙處於靜態，而不是膨脹狀態，這才是事實，但事實是：我們越遠看，越遠的物體似乎越快地離我們遠。這種膨脹的速度變化的方式可以根據宇宙中的內容來預測，反過來，知道宇宙中有什麼，觀察天體膨脹的速度，可以告訴我們它們離我們有多遠。當我們把所有可用的數據放在一起時，我們會得出一個獨特值，包括到可觀測宇宙視界的距離：461億光年。
- 圖注：從我們的角度來看，可觀測到的宇宙可能是460億光年，但肯定有更多的、不可觀測的宇宙，甚至可能是無限的，就像我們超越的一樣。隨著時間的推移，我們將能看到更多的星系，最終揭示出大約2.3倍於我們目前所能看到的星系。
然而，這個邊界不是宇宙在任何傳統意義上的"邊緣"。它根本不是太空的邊界；如果我們碰巧位於太空的任何其他點，我們仍然能夠探測和觀察我們周圍以我們為中心這個461億光年球的一切。
這是因為"邊緣"是時間邊界，而不是空間邊界。這個邊緣代表了我們所能看到的極限，因為即使在由廣義相對論控制的膨脹宇宙中，光速也只允許信號在宇宙138億年的歷史中傳播至今。由於宇宙的膨脹，這個距離比138億光年更遠，但它仍然是有限的。然而，我們無法全部到達。
超過一定距離，我們可以看到一些很久以前發出的光，但永遠也看不到現在正在發出的光：大爆炸後138億年。超過某一定的特定距離，根據我計算，目前距離大約180億光年，即使是以光速移動的信號也永遠無法到達我們。
同樣，這意味著，如果我們在一個任意高功率的火箭飛船上，目前包含在這180億光年半徑內的所有物體最終都會被我們所觸及，即使宇宙繼續膨脹，這些距離繼續增加，我們也能觸及。但是，超出該範圍的對象將永遠無法到達。即使我們走得越來越遠，它們退去的速度也會比我們所能旅行的要快，使我們無法永遠去探望它們。在可觀測的宇宙中，94%的星系已經超出了我們觀察範圍。
然而，我們可能要考慮另一個"邊緣"：超越我們今天所能觀察到的極限，甚至我們可以任意觀察到未來的東西，如果我們的理論時鐘運行到無窮大。我們可以考慮整個宇宙有多大——不可觀測的宇宙——以及它是否在自身上摺疊。
我們可以回答這個問題的方式，是基於我們試圖測量宇宙的空間曲率時所觀察到的外推：空間彎曲的量是我們可以觀察到的最大尺度。如果宇宙呈正曲線，平行線將收斂，三角形的三個角度總和超過180度。如果宇宙呈負曲線，平行線將分叉，三角形的三個角度總和小於180度。如果宇宙是平的，平行線將保持平行，所有三角形三個角度總和等於180度。
- 圖注：三角形的角度加起來根據存在的空間曲率，加起來不同。正曲線（頂部）、負曲線（中間）或平面（底部）宇宙的內角將分別達到更多、更少或完全等於 180 度。
我們這樣做的方式是獲取最遙遠的信號，如大爆炸遺留下來的光，並仔細研究波動是如何形成的。如果宇宙呈正或負方向彎曲，我們觀察到的波動模式將最終會扭曲，出現在較大或更小的角度尺度上，而不是平坦的宇宙。
當我們從宇宙微波背景的波動和星系，如何在各種距離的大尺度上聚集的細節中獲取最好的數據時，我們得出了一個結論：宇宙是與完美的空間平坦度無法區分。如果它是彎曲的，它的級別不超過0.4%，這意味著如果宇宙像超球一樣彎曲，它的半徑至少比我們觀察到的部分大250倍。
如果你把宇宙的邊緣定義為我們所能到達的最遠的物體，如果我們立即開始我們的旅程，那麼我們目前的極限僅僅是180億光年的距離，只包括我們可觀測宇宙體積的6%。如果你把它定義為我們所能觀察到的信號的極限——我們可以看到誰，誰可以看到我們——那麼邊緣就會達到461億光年。但是，如果你把它定義為不可觀測的宇宙的極限，它的大小至少是1，1500億光年，而且可能更大。
- 在超視距宇宙模型中，直線運動將返回到原始位置，即使在無彎曲（平坦）的時空中也是如此。宇宙也可以是封閉的，呈正彎曲的：就像一個超球球。
然而，這並不一定意味著宇宙是無限的。它可以是平坦的，形狀像甜甜圈一樣，在數學上稱為圓環。它和可觀測的宇宙一樣大，而且是膨脹的，有有限的信息告訴我們，它仍然是有限的。除此之外，最終的宇宙真理仍然不為人所知。
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