从2万亿到500万亿，全宇宙范围内，究竟有多少个星系？

从1000亿到2000亿，再到2万亿，甚至跳到500万亿，这些数字之间的差距为何如此悬殊？在浩瀚无垠的宇宙里，星系的真实数量究竟是多少？

宇宙中究竟有多少个星系？在网络上搜索这个问题，会得到各种不同的答案：有说1000亿的，有说2000亿的，也有说2万亿的。到底哪个数字更接近真实情况呢？

要弄清楚宇宙里的星系数量，一个个去数显然不现实。最简单也最直接的方法，就是通过随机抽样来估算。

具体做法是先对天空中某片区域拍一张照片，数一数照片里有多少个星系，然后再根据这块天区占整个天球的比例，计算出星系的总数。这确实是一个可行的办法，而天文学家也正是这么做的。

事实上，2003年前后，天文学家就把地球所看到的整个天区精细地分割成了1270万块小区域。这样一来，只需要观测其中一块中的星系数量，再乘以1270万，理论上就能推算出整个宇宙的星系总量。

之所以敢这么做，是因为我们的宇宙具有各向同性的特征，从地球向任何一个方向观测，星系在大尺度上都呈现出均匀分布的状态，这为随机抽样奠定了理论基础。

1995年，哈勃望远镜曾对北半球天空中的一小块区域进行了长时间曝光的深度观测。那是一块面积不到满月百分之一的狭小区域，起初看起来空无一物，人们自然也没有抱太大希望。

然而当照片出来后，大家全都傻了眼——之前空空如也的地方，竟然布满了密密麻麻的各种天体。这张照片便是著名的哈勃深空场，也叫哈勃深空。

经过统计，照片中的星系多达3000个。据此初步估算，宇宙中的星系大约在800亿个左右。

三年后，哈勃又在南天区拍了一张类似的照片，由于这次曝光时间更长，这张哈勃南天深空呈现出了更多的信息，估算出的星系数量增加到了1250亿。

看来只要增加曝光时间，拍出更多星系应该不是问题。于是在2003至2004年间，哈勃先后花了70多天，累计曝光280个小时，最终生成了一张包含近万个星系的哈勃超深空。

这张照片预示着，宇宙中的星系总数可能超过了2000亿个。此后虽然不同模型得出的星系总数不尽相同，但结果都相差无几。

这也是宇宙星系总数在1000至2000亿这个说法的来源。

但是不难意识到，这样得出的星系总数显然并不准确。不管把曝光时间加到多长，总有一些星系因为太远、太小而看不到。再加上宇宙本身也在膨胀，遥远星系发出的光会产生严重的红移，以至于很多星系别说哈勃，就是韦伯上了也无能为力。

然而这还不是最关键的。通过照片数星系的方式存在一个大漏洞：拍摄的照片并不能代表此刻的宇宙。

由于光速的限制，星系发出的光到达地球是需要时间的，距离越远，花费的时间越长。这就相当于星系拍了张自拍，然后寄给我们，等我们收到照片，已经是很久很久以后的事了。

这就会导致一个现象：近处的星系通常看起来会比较老，因为照片拍的就是它们现在的样子；但远处的星系看起来就相对年轻，因为那些照片是在很久很久以前，它们还很年轻的时候拍的，有些甚至是刚出生不久的满月照。

这个现象意味着，在那之后的几十上百亿年里，一些星系已经相互融合成了更大的星系，星系数量会减少；但与此同时，新的星系也在不断形成，星系数量又会增加。也就是说，我们没办法获知此时此刻的宇宙到底有多少个星系。

对于我们来说，这似乎是一个无解的问题。但科学家可不会轻易放弃，毕竟这可是一帮连宇宙多大岁数都能推算出来的人。

2016年，一篇发表于天体物理学期刊上的文章中，研究人员通过研究星系密度如何随宇宙演化而变化，从而推测出宇宙中可能的星系总数。

研究人员基于大量观测数据建立了星系质量函数，在排除了宇宙膨胀影响后，计算出位于不同红移区间——也就是不同距离上的星系密度。这样一来，我们就对宇宙中星系数量的变化规律有了大致了解。

其中影响星系数量的因素主要有两个：一个是红移，一个是星系质量。红移很好理解，不同红移代表宇宙的不同时期，每个时期的星系数量肯定不一样。

经过计算发现，星系数量其实与红移的关系并不是特别大——研究人员把红移极限值设定在12时，结果只比红移极限为8时的星系总数多出了65%。而星系质量则代表着什么样的天体才可以被算作一个星系，太小的话可能就和星团没什么区别了。

因此研究人员将星系质量的下限设定为100万倍太阳质量，这也是一些小型矮椭球星系的通常质量下限。

计算结果显示，在宇宙诞生之初，星系密度经历了一个迅速下降的阶段，在大约30亿年后才趋于恒定。这个结果出乎意料。

要知道，早期宇宙充满了原始气体，此时正是大批恒星集中诞生的时候，新恒星不断涌现所带来的结果，肯定应该是星系数量不断上涨才对。但为何计算结果恰恰相反呢？

一个合理的猜测是，在那段时期星系之间的合并异常频繁——虽然当时有很多新诞生的星系，但它们普遍还很小，加上此时的宇宙还没膨胀开来，仍然十分拥挤，星系之间很容易发生碰撞并相互融合。

如果把星系质量的下限提高一万倍，限定在100亿倍太阳质量左右——差不多就是大麦哲伦这种比较成熟的星系——那么最终得出的结果就与哈勃超深空的观测大致吻合。而将下限调回100万倍太阳质量之后，宇宙中的星系总数便一举跃升到了大约2万亿个。

也就是说，此前所看到的那些图像所呈现的星系，其实只占宇宙星系总量的极小一部分。理论上讲，只要视线穿越足够远，宇宙中的星系就足以覆盖视线中的每一个点，只是因为它们太过暗淡，即使通过哈勃、韦伯这样的设备，我们也无法尽收眼底。

而如果把视野再往外推一步，故事就更加惊人了。有天文学家结合哈勃与韦伯望远镜的抽样数据推算，直径大约930亿光年的可观测宇宙，可能仅仅相当于真实宇宙范围的250分之一。

若果真如此，那么把2万亿再乘以250，最终得到的数字将高达500万亿个星系。从1000亿、2000亿、2万亿，再一路飙升到500万亿，这个数量级的跨越几乎超出了直觉的极限。

有必要说明一下，这里提到的宇宙特指可观测宇宙，2万亿这个结果也仅限定在可观测宇宙范围内。但是可观测宇宙的范围会随时间变化，当可观测宇宙以外的光经历了足够长的时间后，它依然有机会进入我们的视野。

假如宇宙是无限的话，那是否意味着可观测宇宙中的星系数量终将也是无限的呢？答案是不会。

因为宇宙一直在加速膨胀，如今我们可观测宇宙中的绝大部分区域，已经在以超光速远离我们。

目前可观测宇宙的半径大约在465亿光年，假设暗能量保持不变，再过若干年，这个半径最终会定格在620亿光年这个极限值。宇宙中的星系数量虽然在接下来的很长时间内仍会继续增加，但数量的上限最终只会达到当前数量的2.36倍，也就是不到5万亿。

这也意味着，哪怕人类文明能够永远存续下去，我们也终将无法等到一览宇宙全貌的那一天。

而那个500万亿的推算之所以令人无奈，就在于它本质上无法被验证。距离地球超过约145亿光年的星系，远离我们的速度早已正式超过了光速，它们所发出的光将永远无法抵达地球。

更让人心惊的是，目前宇宙中约98%的星系都处于这个距离之外。换句话说，这些星系只能在理论上"存在"，与地球之间不再存在任何因果联系——因为超光速就意味着超出了命运的范畴。

不过还需要补充一点：虽然理论上未来会有更多的信息被我们看到，但实际上，越来越多的星系会因为宇宙膨胀而红移越来越大。也就是说，未来我们看到的星系很可能并不会增加，反而是已经看到的星系会逐渐淡出视野，直至永不可见。

现如今所有红移大于1.69的星系，它们的退行速度都已经超过光速，它们此刻发出的光我们将永远无法看到。若干年后，当宇宙中所有星系均以超光速远离彼此时，对于之后宇宙中诞生的新文明来说，他们甚至无法得知有其他星系存在这一事实。

由于发现不了空间膨胀，他们可能根本不知道有大爆炸的存在。对他们来说，宇宙将是一片永恒的黑暗，而宇宙的诞生也将成为一个永远无法解开的谜团。

既然宇宙一直在加速膨胀，那终将有一天，这个膨胀速率会大到使星系中的恒星彼此远离。到那时人们会惊讶地发现，原本一直稳定存在的星系竟然开始了膨胀。

当漫天繁星变得不再闪耀，就意味着星系已经开始解体。不过哪怕整个可观测宇宙只剩下一颗恒星，那也不过是夜晚的天空没有了星星而已。

但接下来才真正进入地狱之门：行星系统崩溃，天体瓦解，灾难接踵而至，最终整个世界乃至小小的原子都会分崩离析。难道说，宇宙的最终命运真的是大撕裂吗？

从800亿到1250亿，从2000亿再到2万亿，人类对星系数量的估算一次次被自己刷新，而500万亿这个数字，则把想象推到了因果之外的深渊。

真正令人震撼的并不是数字本身有多大，而是绝大多数星系永远与地球无缘，它们的光此刻仍在旅途中，却注定追不上不断膨胀的空间。宇宙给出的答案，从来不是一个确切的数目，而是一道被光速与膨胀共同锁死的边界。

在这条边界之外，星海继续无声地铺展，而我们所能做的，也许只有仰望那一小片被时间允许看见的星光，并试着理解自己在其中的位置。