宇宙的边界在哪(宇宙的边界是什么样子)
当你还是个孩子的时候，你会问，这个世界是从哪里来的？
通货膨胀是迄今为止最接近这个问题根源的东西（而不是完全无稽之谈）（替代方案包括弦气体、反弹模型等，但通货膨胀模型是目前唯一具有预测能力的模型）。这个答案致力于直观地描述通货膨胀理论，而不触及其背后的物理学。
因为暴胀结束后，所谓的大爆炸就开始了！
我们先介绍一些背景知识：
宇宙是有限的，但没有边界。想象一下，你是一只在地球表面爬行的蚂蚁。空间的均匀曲率最终会引导你爬回起点。蚂蚁会发现世界没有尽头，但由于仅限于二维（地面），它无法发现嵌套在三维中的空间曲率（它无法从太空俯瞰地球表面）。
整个宇宙的情况与此类似，所以我们也可以认为我们生活在一个平面上（只有三维）。
由于宇宙在不断膨胀，我们生活的空间通常被比作气球的表面（我发现很多人都误解了：气球的径向方向就是时间维度。亲爱的朋友们，除了气球表面，没有其他空间）气球的表面，并没有所谓的（宇宙之外），气球表面的每一点都在相互远离，其距离的速度与两点之间的距离成正比。这就是著名的哈勃定律。
下图展示了气球的充气过程。较小的气球代表38万年前的宇宙，较大的气球代表今天的宇宙。在气球上画一个圆圈。假设圆上有一个光子。从38万年前宇宙诞生的那一刻开始，它就开始沿着地球的方向和运动，如下图箭头所示，然后在漫长的宇宙中漂流。137亿年后终于到达地球（更大气球上的点，我们生活在气球表面！）
这时你会发现，原来光子所在的圆圈随着气球表面的拉伸而变大了。这个圆的范围就是人类可以“看到”的宇宙范围（地平线）。由于光子花了137亿年才到达地球，并且随着时间的推移，圆圈不断扩大，因此计算出的视界（从暴胀结束计算的因果联系的最大半径）范围约为930亿光年
注意，箭头所指的圆圈（对应三维空间中的球体）中的每个点发射的光子都可以到达地球，所以今天的地球沉浸在光子的海洋中，这就是人们通常所说的宇宙微波背景辐射。光子的“波长”也会随着空间本身的膨胀而变长，同时其能量也会减少。此时对应的是微波频段。结果发现，从各个方向到达地球的光子能量几乎相同（相差约万分之一）。换句话说，宇宙是各向同性的，也就是说，每个方向看起来都是一样的。相同的。所以我们有理由相信宇宙在宏观尺度上是均匀的。
[在早于38万年前的一段时间内，宇宙中充满了光子、自由电子和质子。光子和电子之间会不断发生碰撞（康普顿散射），从而使光子的活动被限制在一个狭窄的范围内，因此早期的宇宙对于电磁带来说是“不可见的”。直到宇宙温度继续下降，质子和电子结合形成H'氢分子'。从那时起，宇宙对光子变得“透明”。在未来漫长的岁月里，光子在飞到地球之前不会与任何物质发生相互作用！
我们知道氢原子的基态能级约为13.6Ev（高中课本上有！）。由此我们可以推断，质子和电子的结合发生在电子伏ev能级，而我们今天观测到的光子（微波）的能量大约是这个能级的1/1000，也就是说，波长光子在137亿年里被拉伸了1000倍]
可以看出，宇宙在这段时间膨胀了1000倍。那么问题来了。今天可观测的宇宙是930亿光年除以1,000。这意味着，在38万年的时间里，可观测宇宙的半径约为1亿光年！
假设一个光子从宇宙诞生以来就一直在飞行，那么直到38万年它只能完成我们今天可以观测到的宇宙的很小一部分（38/10000）。那么，宇宙是如何达到热平衡的呢？（前面说过，宇宙是均匀的，波动约为万分之一）。这就是所谓的地平线问题。
随着时间的推移，少量的不均匀现象会急剧放大，就像一支削尖的铅笔立在桌子上一样。如果宇宙的不均匀性在三十八万年的时间里只放大到万分之一，那么在宇宙诞生之初它的均匀性就达到了可怕的程度，也许只有上帝才能创造出来。如果我们不愿意相信上帝创造了世界，我们就必须提出一个新的理论，那就是暴胀模型。
铺路已完成
假设我们在气球表面画一个网格。随着气球的增大，网格也会相应增大。
如果我们使用这个网格作为坐标，那么随着宇宙的膨胀，气球表面上任意两点之间的距离是固定的。我们把这组坐标称为坐标，【抱歉，我得写一个公式。]
我们用a来描述宇宙的大小。宇宙a的规模（大小）是时间的函数。
然后在某个时刻，
实际距离=联动坐标距离*a(t)。
同时，我们将时间按相同的比例缩放，这称为共形时间。
实际时间=总行程时间*a(t)
四维时空中的线元（ds）可以用以下公式表示：
其中a代表宇宙大小，为共移时间（真实时间t除以宇宙大小a），为共移距离（真实距离x除以宇宙大小A）。
共动距离的物理意义是：这个距离在宇宙中所占的比例是恒定的（100亿年前占宇宙的1%，今天仍然占1%），并且膨胀和收缩与整个宇宙。
下图是协同动作对象的示意图。坐标网格随着宇宙的膨胀而增大：
你可以想象，当宇宙很小的时候，一天就是一年。但当它长大后，一年只是一眨眼的时间。就像小时候，时间过得很慢，长大了，一年就过去了。所以你可以把并流时间理解为宇宙本身感受到的时间。
在真实时空中，光子行进的距离为x=ct。如果我们设置光速c=1，那么光线在时空图中沿着45度角行进（仰视天空）。因为我们以相同的比例缩放时间和空间（宇宙的比例因子a）
因此，当我们用同流时间和同向运动来绘制时空图时，光线仍然遵循45度角
上图中的实线代表光运动的轨迹。图中的光锥（三角形区域）覆盖了上图中环内的区域。在这个区域，光子理论上有机会到达地球，也就是与我们有因果关系的区域（可观测宇宙）。
假设我们的地球处于一个三角形的顶点，而这个顶点随着共存时间的增加会不断向上移动，那么图中三角形所覆盖的面积就会不断扩大。
请注意，我们在这里使用的是合作量表。在共同作用尺度下，宇宙的大小保持不变！也就是说，我们可观测的宇宙占“整个宇宙”的比例随着共现时间线性增加。换句话说，如果并行时间没有尽头，我们最终将看到整个宇宙！不过愿望是好的，具体原因稍后会解释。
CMB的黑线对应的是38万年前宇宙诞生的时刻。下面的阴影区域代表有因果关系的部分。可见，那一刻存在因果联系的区域远小于今天可观测宇宙的范围（整个三角形的底边）。
当宇宙非常小时，具有固定共动物体的两点之间的实际物理距离非常小。然而，光速是恒定的，因此光子可以在不到一秒的时间内轻松飞越宇宙距离的1%。但当宇宙膨胀时，可能需要数亿年才能飞过1%。因此，当我们计算自宇宙诞生以来一直沿地球方向飞行并现已到达地球的光子所行进的联动距离时，我们需要以下积分来实现：
让积分的下限趋近于0，即自宇宙诞生以来光子所走过的共动距离称为“粒子半径”，也就是可观测宇宙的范围。
[请注意，这个积分取决于宇宙的膨胀率，而宇宙的膨胀率仅取决于物质状态方程，即宇宙的“压力”部分与能量部分的比率：
简单来说，物质在四维时空（一维时间，三维空间）中运动。它通过时间窗的通量称为能量，通过空间窗的通量称为动量，动量通过空间窗。该通量称为压力。宇宙中普通物质（如地球、太阳、银河系等）的压力与能量之比w为0，因为其动量与其能量相比几乎可以忽略不计。光子气体的w=1/3。至于负压的东西到底是什么，世界上没有人知道。然而，当今宇宙中的大部分（约70%）物质都具有负压，所以就给它起一个随意的名字：暗能量。]
其中(aH)-1是哈勃半径。（上式积分符号里的东西）
在一定近似下，哈勃半径的物理意义可以认为是宇宙膨胀一倍所需时间内宇宙中两个因果相连的点之间的最大距离（即光子行进的距离）这段时间）。
在宇宙的历史中，大多数时期都是由光子统治的（并流时间的历史）。即，w=1/3。如果宇宙一直处于这种状态，那么哈勃半径就等于粒子半径：
当w=-1/3时，哈勃半径恒定。我们认为，如果早期宇宙中的两点要达到热平衡，那么这两点至少必须在宇宙膨胀两倍的时间内，即哈勃半径内，能够建立起因果联系。
为了解决视界问题，我们确定整个可观测宇宙在宇宙开始时都在哈勃半径之内。这样，能量就可以在物质之间自由传递，达到热平衡。
但在宇宙的早期（38万年前），哈勃的半径非常小，根本无法融入今天的地平线。
那么哈勃半径是否可能在更早的时间经历过缩小时期？
那么哈勃半径可以减小吗？
是的，就让w-1/3。这实在是太奇怪了，但世界就是这样。但这导致了一个更奇怪的事实。如果我们选择w=-2/3，则对于上述积分，我们有t=-1/。
当t（实时）接近0时，（并流时间）接近负无穷大！
当同延时间接近负无穷时，宇宙就开始了。当共存时间在0左右时，膨胀结束，宇宙重新加热，通常所说的大爆炸开始。
[重新描述：并流时间是用宇宙本身的尺度来衡量的时间。宇宙在“时间”为负的历史中走过了无尽的岁月。这段历史就像今天历史的一面镜子。]
如果并流时间可以追溯到负数，那么原本看似没有因果关系的区域将能够轻松建立起因果关系。下图显示了宇宙的“镜像”历史，以及在负并流时间期间，先前没有因果关系的两个点如何变得因果关系（因果关系区域被阴影化）。
同时，在暴胀时期（时间为负值的区域），宇宙中充满了负压（w=-1）的奇怪物质，这导致哈勃半径缩小。（直观地说，在宇宙快速膨胀的时期，光子在宇宙膨胀一倍的时间内所能到达的面积必定会缩小）
【最后，我们定量地考虑这个问题。假设暴胀结束后，宇宙的历史将由光子主导。由此可见，哈勃常数与a^-2成正比。因此，暴胀结束后的哈勃半径与今天的哈勃半径之比是温度比的倒数。根据数值模拟，暴胀结束后宇宙的温度约为10^25ev，而今天的光子能量为10^-3电子伏，因此哈勃半径增加了10^28倍，但我们要求我们今天可以观测到的宇宙范围可以在暴胀初期达到热平衡，这意味着目前的哈勃半径范围是在宇宙初期的哈勃半径之内。那么在暴胀期间（从暴胀开始到暴胀结束）哈勃半径将至少小10^28倍！
我们假设H是常数，那么在远不到一秒的时间里，宇宙的半径就增加了10^28倍。从十亿分之一质子的大小到整个星系的大小，远远超过了光速】