5.宇宙的中心在哪里？

宇宙正在膨胀的说法并没有错，但这意味着什么呢？它会膨胀成什么样？膨胀的起点又在哪里？当我刚开始认识到周围的星系都在飞速远离我们时，我直觉上认为地球一定离宇宙的“归零地”（宇宙大爆炸的中心点）很近，但我也知道把地球当作宇宙中心是不太理智的想法。

想要正确理解宇宙膨胀的本质，你必须以一种完全不同的方式去思考。忘掉那些科普动画营造的宇宙大爆炸场景：一个发光的团块突然爆炸，无数的碎片被抛到周围的空间中去。就我们目前掌握的情况来看，宇宙根本没有中心，“地球离宇宙中心很近”的印象不过是一种错觉。事实上，所有星系都在远离除自身以外的其他星系。从任意星系的视角观察到的情况都大致相同，因此我们所处的位置并不特殊。

我在这里做一个粗略的类比：假设我们在旁观一堂舞蹈课，学生们手拉着手围成圈，正在听老师给他们讲解舞步。现在，老师让所有学生都往后退5步，这个圈就变大了，所有学生彼此之间的距离也更远了，没有谁是特殊的个体，在任意一人看来都是一样的情况——其他人都在远离自己。当然，星系并没有围成圈，但这种思考方式同样有效。

对我们来说最好的做法其实是，不要想象空间中的星系在移动，而要想象星系之间的空间在膨胀。这样的想象有助于我们理解，而且空间确实在变大（在可观测宇宙中，每天都会多出1020立方光年这么大的空间）。对你来说，可能一时之间无法接受真空（虚空）居然能伸展或膨胀的情况，但事实的确如此，科学家已经证实空间具有弹性。事实上，空间不仅可以伸展，还可以弯曲、扭转和振动。宇宙膨胀就是在星系之间“增加空间”，其结果是星系相互之间的距离越来越远。这些新的空间无须“来自什么地方”，或者扩展成什么样子，它们就是本来的空间。

有了这些新的认识，我们就可以重新面对“大爆炸是在哪里发生的？”之类的问题了。答案是：宇宙中的每个角落。被我们视为大爆炸余辉的宇宙微波背景没有中心点，它并不是由空间中的某个点辐射产生的。整个宇宙都充斥着微波，我们仿佛身处巨大的烤箱之中。观测宇宙微波背景的过程，就是从天空中的每个角落探究宇宙是如何诞生的。

想象空间的伸展对我们理解红移也大有裨益。来自遥远星系的光波必须穿过不断膨胀的空间才能到达地球，在空间伸展的同时，经过其中的光波也一同被拉伸，导致波长增加、频率减小——蓝色光就这样变成了红色光。对那些最古老的可观测星系而言，当它们发出的光到达地球的时候，波长已经被拉长到原来的11倍。

我们在宇宙中观测的天体距离地球越远，其红移效应就越显著。伸展系数（在地球上观测到的波长与原波长之比）随距离增加而增长，光的波长会远远超出可见光的范围，进入红外光波、微波、无线电波的范围。简言之，距离越远，波长越长，没有上限。从理论上讲，在某一临界距离上的伸展系数会增加到无穷大。在一个简单模型中，这个距离对应的是大爆炸以来光能传播的最远距离。显然，我们无法看到比这更远的东西，因为在宇宙形成初期发出的光没有足够长的时间来到达地球。因此，空间中存在着一个视界（光视界），它限制了我们的视野。光是宇宙中速度最快的东西，所以我们无法获知在视界之外有什么东西，无论多么强大的测量仪器都无法做到这一点。但是，就像地球的地平线并不是我们所在世界的边界一样，宇宙的视界也不是“宇宙的边界”。可以说，根本就没有边界这回事，视界只是宇宙可见区域的界限。宇宙的空间很可能是无限延伸的，如果宇宙的时间是有限的，就会有我们看不到的地方。值得一提的是，大爆炸的炽热余温覆盖的范围就是视界内的空间，来自那时的宇宙微波背景的红移伸展系数大约是1 000。

最后一个问题是：如果有一个星系距离我们120亿光年，那么我们看到的是它120亿年前的位置，它现在在哪里？由于宇宙正在膨胀，这个星系和我们之间的距离可能已经拉大了几百亿光年。比如，视界现在距离地球大约470亿光年。重要的是，我们要知道望远镜并不能给我们提供当今宇宙的快照，而是将一系列图像按照历史时间的顺序串联在一起形成总集。这很像把一部电影中的某几帧切分出来，然后将它们按照一定的顺序整合在一起，我们在观测时就会一次性看到所有场景的叠加。