无论我们朝哪个方向看，或者我们的望远镜和仪器能够看到多远，宇宙在大的宇宙尺度上看起来几乎是一样的。星系的数量，存在的星系类型，存在于其中的恒星数量，正常物质和暗物质的密度，甚至我们看到的辐射温度都是均匀的：与我们观察的方向无关。在最宏大的宇宙尺度上，在数十亿立方光年的尺度上，任何两个区域之间的平均差异仅为0.003%：大约是30,000分之一。
事实上，我们看到的最大差异不是我们看哪个方向的函数，而是我们看多远。我们看得越远，我们观察宇宙的时间就越远，来自这些遥远物体的光向更长波长转移的光量就越大。很多人在听到这句话时，脑海中都会浮现出一幅特别的画面：光线偏移的量越大，这些物体离我们越快。因此，如果你向各个方向看并重建，“在空间的哪个点上，我们会看到所有方向都平等地后退？”你可以找到宇宙的中心。
如果我们愿意，我们可以进行这种练习，但“宇宙的中心”并不是我们到达的。以下是我们关于宇宙中心的最佳科学知识的真实情况。
以接近发光的光速移动的物体将使其发出的光根据观察者的位置而发生偏移。左边的人会看到光源远离它，因此光线会红移；当声源向它移动时，声源右侧的人会看到它被蓝移或转移到更高的频率。**txalien/wikimedia commons
我们大多数人都凭直觉理解，当物体向你移动时，它们发出的波似乎是压缩的，它们的波峰和波谷靠得更近。同样，当它们远离你时，波浪看起来与压缩波相反——稀有——它们的波峰和波谷比静止时更远。虽然我们通常通过声音来体验这种情况，因为你可以根据它的音调来判断消防车、警车或冰淇淋车是向你移动还是远离你，但对于任何波浪来说都是如此，包括光。我们将这种基于运动的波移称为多普勒效应，以其发现者的名字命名。
只是，当涉及到光时，波长的变化并不对应于更高或更低的音调，而是对应于更高或更低的能量。对于光线：
更长的波长意味着更低的频率、更低的能量和更红的颜色，而更短的波长意味着更高的频率、更高的能量和更蓝的颜色。
对于我们测量的任何单个物体，由于宇宙中物质的性质，都会存在我们识别的原子和离子。所有原子和离子仅发射和/或吸收特定波长的光；如果我们能够确定存在哪些原子，并且能够测量到这些光谱线的系统性偏移，我们就可以计算出光的实际红移或蓝移程度。
正如 vesto slipher 在 1910 年代首次指出的那样，我们观察到的一些物体显示出特定原子、离子或分子吸收或发射的光谱特征，但系统地向光谱的红色或蓝色端移动。当与这些物体的距离测量相结合时，这些数据产生了膨胀宇宙的最初想法：星系离得越远，它的眼睛和仪器的光就越大。**vesto slipher，1917 年，proc. amer. phil. soc。
当我们这样做时，我们发现这是非常了不起的事情。对于最近的物体，我们看到红移和蓝移，对应于每秒几百到几千公里的速度。像银河系这样的星系，与大型大质量星系团或星系团没有紧密结合，通常以较低的速度达到顶峰，而靠近大型大质量星系团中心的星系可以达到高达~1-2%的速度光速。
当我们看得更远，看更远的物体时，我们仍然看到相同的范围——我们看到的星系之间的推断速度从数百到数千公里/秒不等——但一切都会根据它们与我们的距离而转变为更红的颜色。
观测结果非常清楚：平均而言，物体离我们越远，观测到的红移就越大。但是，这是因为物体实际上是在空间中移动的，相对于我们而言，当它发射光时，而不是当我们吸收和测量光时？还是因为在宇宙尺度上发生了整体膨胀，导致光线在穿越空间的漫长旅程中继续移动，将我们与我们试图观察的东西分开？
每当一个星系发出光时，接收它的观察者最终看到的光将具有与该光首次发射时不同的一组属性和波长，这是由于两个属性：光源对观察者的相对运动，以及发生在光源和观察者之间的宇宙膨胀。到星系的距离越大，观测到的红移就越大，观测到的时间膨胀量也就越大，因为观测者接收到的信号也会随着时间的推移而“拉伸”。*larry mcnish/rasc 卡尔加里中心。
虽然第一种情况很容易理解——物体存在于空间中并在空间中移动——但第二种情况需要一点解释。在爱因斯坦的广义相对论中，空间不仅仅是粒子和其他物体移动的静态“背景”，而是随着时间而演变的织物的一部分，它依赖于其中存在的物质和能量。一个特定位置的大质量将导致该织物围绕该位置弯曲，迫使该空间中的每个量子不是沿直线行进，而是沿着由空间曲率决定的路径行进。例如，在日全食期间，星光围绕太阳弯曲，这是第一个表明引力服从爱因斯坦**的明确测试，这与牛顿的旧万有引力理论相冲突。
广义相对论的另一件事是，如果你有一个均匀地充满物质和/或能量的宇宙，那么这个宇宙就不能维持一个静止不变的时空。所有这些解决方案都立即变得不稳定，你的宇宙必须要么膨胀，要么收缩。随着这个时空的演化，其中的光也在演化：
随着空间结构的收缩，其波长会缩小，或者随着空间结构的膨胀，其波长会变长。
当光在宇宙中传播时，空间演化的影响会印在最终到达我们眼睛的光的特性上。
当光从光源发出时，它具有特定的波长。在被观察者吸收之前，它必须穿过膨胀的宇宙的时间越长，与发射时的波长相比，该光的波长被红移或拉伸到更长的值的量就越大。**ben gibson/big think
原则上，这两种影响都会发生。空间本身的结构在进化，导致在其中传播的光系统地移动，宇宙中的星系和其他发光物体也在不断发展的空间中移动，导致与运动相关的变化。
从第一性原理中，没有办法知道哪一个会导致我们的宇宙将经历的主要影响。从数学上讲，你可以对同一个方程有多个解，广义相对论方程也不例外。宇宙——被观察到充满了“物质”——可能正在膨胀或收缩。叠加在宇宙学变化之上，我们期望找到我们所谓的奇特速度，或者宇宙中的物质如何由于宇宙中所有其他物质和能量**的引力等影响而移动。
无论我们观察到一个特定的、单一的物体的转变，都将是所有这些效应的组合。每当我们简单地测量来自一个物体的光是如何移动的时，我们无法知道哪个分量是宇宙学的，哪个分量是非宇宙学的。但是，通过观察许多距离的物体，我们可以从整体的平均趋势中发现整个宇宙是如何演变的。
埃德温·哈勃（edwin hubble）的原始星系距离与红移（左）的关系图，建立了膨胀的宇宙，与大约70年后的更现代的对应物（右）相比。许多不同类别的物体和测量值被用来确定与物体的距离与其表观衰退速度之间的关系，我们从其光相对于我们的相对红移中推断出这种关系。正如你所看到的，从非常近的宇宙（左下）到十亿光年之外的遥远位置（右上），这种非常一致的红移-距离关系继续存在。**e. hubble;r. kirshner，pnas，2004 年。
正如早在2023年代后期首次指出的那样，证据不仅压倒性地指向一个正在膨胀的宇宙，而且宇宙膨胀的**方式与广义相对论的**非常吻合，即一个均匀填充的宇宙具有各种类型的物质和能量。一旦你知道你的宇宙是由什么组成的，以及它今天是如何膨胀的，广义相对论的方程是完全可以**的：我们可以计算出宇宙在它过去的每一点上的大小、分离距离和它的瞬时膨胀率，以及它在未来的每一点上会是什么样子。
然而，如果这就是正在发生的事情，那么膨胀的宇宙根本不像**，它有一个起源点，即所有东西——比如弹片——都以不同的速度向外飞。相反，膨胀的宇宙更像是一条发酵的面团，里面装着葡萄干。如果你是一个受引力束缚的物体，比如一个星系，你就是葡萄干之一，而空间本身就是面团。当面团发酵时，单个葡萄干似乎相对彼此分开，但葡萄干本身并没有“穿过”面团。每颗葡萄干都认为自己是相对静止的，但它看到的其他葡萄干似乎会远离它，而更远的葡萄干似乎会更快地离开。
正如发酵球中的葡萄干会随着面团的膨胀而相互后退一样，宇宙中的星系也会随着空间结构本身的膨胀而彼此膨胀。事实上，所有测量膨胀宇宙的方法都没有给出相同的膨胀率，这很麻烦，并且可能指出我们目前如何模拟宇宙膨胀存在问题。**ben gibson/big think;adobe stock
那么，我们怎么知道这个“面团球”有多大，我们在其中的位置，以及它的中心在**呢？
只有当我们能看到“面团”的边缘之外时，这才是一个可以回答的问题，而我们无法做到。事实上，在我们可以观察到的宇宙部分的极端极限内，宇宙仍然完全均匀，在相同的 1 分之 30,000 内，到处都是。我们的大**发生在138亿年前，这意味着我们可以在各个方向上看到最多~460亿光年，即使在那个遥远的极限上，它仍然非常均匀。这不会对以下方面施加任何限制：
代表我们宇宙的“面团球”可以有多大，超出我们能见度极限的不可观测宇宙有多大，不可观测宇宙的拓扑结构和连通性是什么，以及我们宇宙极限的允许“形状”是什么，最后一个包括我们的宇宙是否有中心（或没有中心），它是否有限（或不是）以及相对于宇宙可能具有的任何更大结构我们的位置的子问题。我们所能得出的结论是，宇宙似乎与广义相对论完全一致，就像面团中任何一个无法看到面团本身边缘之外的葡萄干一样，任何观察者都可以同样声称，如果你看到一切都远离你，你会得出明显（但不正确）的结论， “我处于或非常接近实际的、确切的中心。”
从我们的角度来看，可观测的宇宙在各个方向上可能有460亿光年，但除此之外，肯定还有更多像我们一样不可观测的宇宙。将任何特定点与中心联系起来是不公平的，因为我们所感知的是由自今天观察到的光发射以来经过的时间量决定的，而不是宇宙的几何形状。**frederic michel 和 andrew z. colvin/wikimedia commons;e. siegel 的注释。
只是，说“我们处于中心”根本不正确。我们在太空中的位置唯一有特权的是，我们在附近看到的物体是我们今天能看到的最古老、最进化的物体，更远的物体更年轻。目前，附近的膨胀率低于我们在更远距离看到的膨胀率。与更远的物体相比，来自最近物体的光的红移较少，并且它们的位移较少受红移的宇宙学成分的支配。
这是因为存在于宇宙中的物体不能发出比光速传播得更快的信号，而我们今天从它们身上观察到的光与现在到达的光相对应，但一定是在一段时间前发出的。当我们回顾太空时，我们也在回顾过去，看到物体：
和过去一样，当他们更年轻，更接近大**时，当宇宙更热、更密集、膨胀得更快时，而且，为了让光线到达我们的眼睛，它必须在整个旅程中被拉伸到更长的波长。
然而，如果我们想知道，从我们的角度来看，所有方向都尽可能完美地呈现在**，我们可以看看一件事：宇宙微波背景，它本身就是大**的剩余辐射。
尽管宇宙微波背景在所有方向上都是相同的粗略温度（2.7255 k），但在一个特定方向上存在 800 分之一的偏差（3.36 毫开尔文更热或更冷）：这与我们在宇宙中的运动一致。在cmb振幅本身的总星等为800分之一时，这相当于光速的800分之一的运动，或者从太阳的角度来看~368公里/秒。**j. delabrouille et al.， a&a， 2013
在太空中的所有位置，我们都能看到精确到2.7255 k的均匀辐射浴。根据我们观察的方向，温度会有所不同，大约为几十到几百微开尔文：对应于30,000个缺陷中的1个。但我们也看到，一个方向看起来比另一个方向要热一点：我们在宇宙微波背景辐射中观察到的偶极子。
是什么导致了这个偶极子，它实际上相当大：大约±3.4毫开尔文，或大约800分之一？
最簡單的解釋是，一直回溯到我們討論的開始，我們在宇宙中實際運動。实际上，宇宙有一个静止框架，如果你愿意考虑的话，“在这个位置，我必须以这个特定的速度移动，这样我看到的辐射背景实际上是均匀的。我们接近我们位置的正确速度，但我们有点偏离：这种偶极子各向异性对应于大约 368 ± 2 公里/秒的速度或奇特速度。如果我们要么用这种精确的速度“提升”自己，要么保持我们目前的运动，但将我们的位置移到大约1700万光年之外，我们实际上似乎处于一个与宇宙中心的幼稚定义没有区别的点：相对于整体的，观察到的宇宙膨胀是静止的。
附近星系和星系团的运动（如其速度流动的“线”所示）与附近的质量场一起绘制。最大的过密度（红色/黄色）和密度不足（黑色/蓝色）来自早期宇宙中非常小的引力差异。在最密集的区域附近，单个星系可以以每秒数千公里的奇特速度运动，这种奇特的速度在观察者的微波天空中引起明显的偶极子。对于以我们的位置为中心的cmb和宇宙膨胀的观测到的近静止框架，最好的解释是将这种现象归因于我们观察到的在宇宙中的局部（特殊）运动。**h.m. courtois et al.， astronomical journal， 2013
那离我们很近！毕竟，我们可以在各个方向上看到大约~461亿光年，而1700万光年只是宇宙半径的0.037%。但更清醒的事实是，我们离中心很近，而是任何星系中的任何观察者都会得出结论，他们也在（或非常接近）中心。无论你在宇宙的哪个位置，你都会发现自己存在于这个特定的时刻：大**之后的某个有限的时间。你所看到的一切看起来都和它发出的光一样，到达的光被你所观察到的相对于你的相对运动以及宇宙的膨胀所改变。
根据你居住的地方，你可能会在宇宙微波背景中看到一个偶极子，对应于在特定方向上数百甚至数千公里/秒的运动，但一旦你解释了这块拼图，你就会有一个宇宙，从我们的角度来看，它看起来就像它一样：均匀的，在最大的尺度上， 在各个方向。
宇宙以我们为中心，从某种意义上说，自大**以来经过的时间，以及我们可以观察到的距离，都是有限的。我们可以进入的宇宙部分可能只是实际存在的一小部分。宇宙可能很大，它可以自我循环，也可以是无限的；我们不知道。我们可以肯定的是，宇宙正在膨胀，穿过它的辐射正在被拉伸到更长的波长，它的密度越来越低，更遥远的物体看起来就像过去一样。问宇宙的中心在**是一个深刻的问题，但实际的答案——没有中心——也许是最深刻的结论。
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