随着人类科学技术水平的不断提高，人类对宇宙的认识也在不断深入。
在人类一步步靠近宇宙的时候，却发现每走一步都会产生无数的疑问，世间万物都有它的尽头，所以人们猜想宇宙也有自己的尽头。
然而，人类渺小得如同井底之蛙，我们对于宇宙的了解少之甚少。
宇宙探索似乎永无止境，那么宇宙究竟存不存在尽头呢？“如果有，尽头之外又有什么呢”？这些问题困扰着无数的科学家，也有无数的科学家用了一生的时间去研究和探索，但是我们始终不能得到一个确定的答案。
不过，不妨碍我们谈一谈这个话题。
第一个：宇宙有没有尽头
从古代开始，人类就对我们脚下的地球和地球之外的空间有过猜测，一开始人们认为“天圆地方”，这是站在高处观察地表的结果，但是在第一次环球航行后，人们才真正证明，我们脚下的世界是一个巨大的“球”。
随后天文学的萌芽逐渐出现，人们对太阳这个恒星和地球之间的关系有了更加深刻的认知。
随着时间的推移，物理学和天文学高速发展，我们知道宇宙诞生于138亿年之前的一场奇点大爆炸。
宇宙产生后，随着时间的演变，宇宙渐渐产生了现在大大小小的恒星和行星。
宇宙随着时间不断地膨胀，最终变成我们如今所看到的模样。
那么宇宙究竟存不存在尽头呢？对于这个问题，根据爱因斯坦的广义相对论可以推导出一个有意思的结论，宇宙是有限却无界的。
要怎么来理解这个所谓的（有限无界）呢？实际上，这需要从四维和三维两个不同的维度来进行考虑。
作为生活在三维空间的生物，我们要想象四维空间的样子会非常抽象。
因此，让我们先从三维空间的思维出发，找个熟悉的对象——地球来做个类比。
从二维的角度来看，地球是没有界的。
任何想在地球表面上找到尽头的行为都注定是徒劳。
在这个球面上，我们可以无休止地绕其转圈，不断回到原点，但就是无法找到尽头所在。
然而，从三维的角度来看，地球是有限的——只不过是一颗漂浮在空间中的球体。
类似的，宇宙可能是个四维的球体，我们所见的一切都分布在这个四维球体的球面上。
那么对于处在三维空间的我们来说，可以环游整个宇宙并回到起点，但永远也找不到宇宙的尽头。
这就是宇宙的无界性的表现。
而从四维的角度来看，宇宙又不过是一个四维的球体，显然是有限的。
这就是宇宙的有限性的表现。
因此，从四维和三维两个不同的维度来评判，宇宙是有限无界的。
后来，天文学家哈勃根据星系红移与距离的关系发现了宇宙正在膨胀，爱因斯坦所认为的静态超球面宇宙似乎并不准确，宇宙是动态的，一个动态的宇宙模型无法忽略随时间的演化。
这样，当宇宙膨胀的速率高于一定的阈值，你沿一个方向就可能永远走不回原点了，也就是对于一个膨胀中的弯曲三维空间，它很可能并不是闭合的，这样，一个无限的宇宙又出现了。
以我们人类现在的技术，宇宙是否有尽头还无法得知确定的答案。
第二个：宇宙之外有什么
一直以来，很多人都有一个共同的问题，就是我们所在的这个宇宙之外到底是什么呢？如果想知道宇宙外面有什么，我们就必须先来看看宇宙有多大。
目前科学家所能探测到的宇宙范围是930亿光年。
当我们以为这就是宇宙实际范围的时候。
却有科学家提出，这很有可能只是宇宙的冰山一角。
如果按照目前人类的科技水平，想要到达宇宙边缘那是根本不现实的事情。
不过这样也阻止不了人类对宇宙的好奇心和想象力。
就有科学家们通过计算机建模分析。
对于人类抵达宇宙边界后的场景提出了几种猜想。
.首先有科学家认为，宇宙之外还是宇宙。
庞大的太阳系外是更庞大的银河系，银河系外还有更庞大的宇宙，那么宇宙之外极有可能就是更大的宇宙。
只是宇宙太大，人类太小，对宇宙的认知实在太有限，宇宙之外是更大的多维宇宙是极有可能的。
这个说法是根据宇宙微波背景辐射存在被其它宇宙撞击摩擦的痕迹，还有量子力学的理论相助，让科学家们更是毫不怀疑。
其次部分科学家认为，宇宙之外是一片虚无。
科学家根据宇宙形成于138亿年前的那场奇点大爆炸，而大爆炸前的奇点就是什么都没有的虚无，而宇宙之外就是爆炸前的情形，没有时间和空间，宇宙是唯一的存在，而宇宙墙这个天然的屏障，把人类和宇宙之外的事物全部进行隔离，只能够在宇宙的范围之内进行活动。
最后有些科学家认为宇宙是个大型实验室。
宇宙之所以如此规律有序，那是因为它是高级文明设计出来的实验室，神级文明早已将这一切安排好了。
包括地球这颗生命星球以及人类的诞生，都有可能不是自然形成的，而是被创造出来的。
科学家也称，科学的终点就是神学，当一个文明将科学发展到终点之后，那还有什么事情是不可能做到的？这是最可怕也是最没有根据的猜测，但也并非毫无可能。
当然，以上说法只是科学家们的大胆猜想，并没有证实其真伪性。
目前人类还不能确定宇宙有没有边界，也无法证实宇宙之外有世界。
在我看来，宇宙的尽头还是宇宙，也就是说，宇宙的外面还是宇宙，所以说，宇宙是没有尽头的。
但是宇宙却是有大小的，为什么这么说呢，因为我们的宇宙诞生于一场大爆炸之中，在138亿年前，我们的宇宙由一个体积无限小，密度无限大的奇点爆炸而来，之后宇宙的体积急剧膨胀，直到今天。
我相信在不久的将来，人类科学发展到一定的高度后，人类可能会抵达宇宙的边缘，看到宇宙之外的世界。
今天的视频就先到这里，未来人类有机会到达宇宙边缘吗？欢迎评论留言。
我是探索宇宙，我们下期再见。
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。
人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。
可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。
而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。
在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项，而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。
宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。
若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.
追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟
科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。
图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。
因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源：科技日报
