所谓里外即空间，所谓先后即时间。而这两个概念被爱因斯坦合二为一：时空。相对论中永远有时空，它是不变的，而时间和空间的概念是依赖于观测者的，有一定选择的自由。只有给定了观测者，时间和空间才是泾渭分明的，否则他们是囫囵一大块，只是时空。在广义对论中，时空是个四维曲面（流形）而在宇宙学中，认为它是一个四维球面。注意！这里的四维球面并不是说空间像个气球，而是说时空本身是个球面。时间前进是在球面上走，空间移动也是在球面上走，不论如何，人是不可能跑到这个球面的外面去的！这也就是为什么说宇宙外面是什么这个问题无法回答的原因了。因为没人知道怎么跑出宇宙这个球。作为常年生活在欧氏空间的凡人而言，这里的理解可能会不到位。你们这群凡人多思考多感受。于是呢，大爆炸是什么？就是说现在时空的空间分量（以地球为参考系）类似于一个球面上的圆（实际上是个四维球面上的三维球面），它以前很小，再以前更小，再往前，它就变成一个点了！这就是大爆炸的奇点。注意，一个球变成一个点，这是一个非平凡的过程。本来有三维空间呢，现在就剩一个零维的点了，那空间哪去了。为了防止思考这个难解的问题，我们不妨从极限的角度看，在这个三维球变小的时候，空间也慢慢的蜷缩成一个更小的玩意。如果你给定一个观测者的话（虽说这样的观测者会被烧死在早期宇宙的热汤里不过无所谓），观测者的时间轴与空间坐标系也就卷曲了起来，然后越来越卷曲，直到最终变成一个点。

在目前最正统的宇宙学课程里面。奇点是时空的开始，讨论它之外的都没有意义。有的提及宇宙大爆炸理论不一定完全正确，诚然，任何物理理论都有局限，但是目前而言，大爆炸理论目前还是被普遍承认的，并不是说因为星系之间相互远离就是大爆炸理论的唯一基础，CMB和原初核合成也是大爆炸理论最为坚实的后盾。简简单单的认为大爆炸是人造理论，有点低估了现在宇宙学的深度和广度了。至少，目前的宇宙学家自己不会质疑宇宙大爆炸理论，而是把它当作基本事实，注重于测量各项基本常数，以及恼人的暗物质暗能量去了。

大爆炸，仅仅是一个人为构造出的理论。它符合了很多很多的物理现象，但是有一些最基本的假设是没有办法验证的。作为一个物理理论，它有能解释的现象，也有不能解释的现象，诸如“大爆炸是怎么产生的”，“大爆炸外面是什么”这类问题就不是大爆炸理论可以解释的问题。现在的物理理论可以把宇宙回溯到大爆炸后的某一时间点，然而暂时还不知道这个时间点之前发生了什么，诸如宇宙源自一个奇点之类的说法仅仅是一种合理外推而已。同时我们有理由相信在继续往大爆炸奇点走的过程中出现一些相变，让这个“合理外推”不再合理，这个时候大爆炸的奇点还存在么，宇宙到底源自什么地方，宇宙外面是什么。这些问题也许会具有新的意义。

关于宇宙的起源，我们平时听得最多的应该就是“大爆炸理论”（The Big Bang Theory），我们一般都会将其理解为，一个体积极小、密度和温度都极高的奇点，在137亿年前发生了无与伦比的爆炸，并在随后的膨胀过程中渐渐演化成了现在的宇宙。

“大爆炸理论”是目前科学界认同度最高的理论，但要让我们去理解这个理论却并不容易，其中最让人困惑的就是，137亿年前，宇宙大爆炸时的奇点到底有多小？奇点的外面是什么？今天我们就来讲一下。

奇点这个概念来自于数学，它是指让数学表达式没有意义的点，比如说在 f(x) = 1/x 中，“x = 0” 就是这个数学表达式的奇点。因此我们也可以将数学中的奇点理解为，一个在数学中无法处理的点，同样的道理，所谓宇宙大爆炸时的奇点，其实是指在物理学中无法处理的点。

人们长期以来对宇宙的观测数据表明，宇宙是处于一个加速膨胀的状态，科学家根据这一现象，利用现有的物理理论对其进行时间回溯，试图从中找到关于宇宙的一切答案。那么现在的科学家已经将宇宙回溯到哪个时间段了呢？答案就是宇宙大爆炸后的 10^-43 秒（普朗克时间）。

科学家将大爆炸后的 10^-43 至 10^-35 秒这段时间，称为“大统一年代”（Grand Unified Era），这个时间段里，宇宙的温度高达 10^27 至 10^32 开尔文，在如此高的温度下，除了引力之外的三种基本力（强力、电磁力以及弱力）是全都合并在一起的（这符合现代物理学中相关理论的描述，并已在实验中得到部分验证）。

非常遗憾的是，“大统一年代”就是现代物理学的相关理论能够描述的极限了，因为在大爆炸后的 10^-43 秒之前，整个可观测宇宙都在普朗克长度（约为 1.6 x10^-35 米，现代物理学意义的最小长度）以下，根据广义相对论的预言，在这样的尺度下四大基本力会合而为一，然而现在并没有任何的理论能够合理地描述这一现象。

简单地讲，就是在回溯宇宙的过程中，现代物理学的解释是有一个极限的，而这个极限所描述的点，就是宇宙大爆炸的奇点。因此我们可以清楚地看到，宇宙大爆炸的奇点不是位于空间中的一个点，而是宇宙在过去的时间里所处的一个状态。有了以上的认识，我们就可以来回答上述的两个问题了。

一、宇宙大爆炸时的奇点到底有多小？

科学家回溯宇宙的过程，就好比将一部影片倒着播放，我们可以将其理解为，宇宙在以一定的速度在缩小，这个过程一直持续到137亿年前宇宙大爆炸的那一刻。我们从中得到了两条重要的信息，第一是这个过程的时间是有限的，第二是在这个过程中宇宙缩小的速度也是有限的。

另外需要注意的是，我们并不能“看”到宇宙的全部，只能“看”到其中的一部分，我们将这一部分称之为“可观测宇宙”。好的，现在我们来做一个简单的推理：一个以有限的速度不停缩小的物体，在有限的时间内，其体积必定不会是“无限小”，而应该是“有限小”。

同样的道理，不管可观测宇宙缩小到什么程度，它必定会有一个“有限小”的体积。这个体积有多小呢？前面我们已经知道了，宇宙处于奇点的状态时，整个可观测宇宙的尺度是在普朗克长度以下的，可以看到这是一个小得难以想象的体积，但我们不能就此下结论，认为宇宙处于奇点的状态时，体积就是极小的。

因为可观测宇宙只是整个宇宙的一部分，在可观测宇宙之外，仍然有着其他的存在，事实上，我们必须将这所有的一切全包括进来，才能称之为宇宙。那么宇宙有多大呢？按照目前我们对宇宙的认知来看，宇宙是无限大的。换句话说，就是宇宙是由无限个像我们这样的“可观测宇宙”组成。

当宇宙处于奇点的状态时，实际它还是由无限个“可观测宇宙”组成，虽然此时它们的体积极小，但是它们的数量却是无限的。那么一个由无限个体积极小的“可观测宇宙”组成的宇宙，它的体积有多大呢？答案当然是无限大！

处于奇点状态的宇宙，这里我们可以粗略地将其称为“宇宙大爆炸”时的奇点，因此我们可以得出一个结论，即：137亿年前，宇宙大爆炸时的奇点，其体积依然是无限大的。

二、奇点的外面是什么？

得出了“宇宙大爆炸时的奇点无限大”的结论以后，这个问题就可以给出合理的解答，即：对于一个无限大的物体来讲，根本就没有“外面”可言。

最后总结一下，“大爆炸理论”是科学家根据现在观测到的现象，通过时间回溯的方式推测出的一个理论，然而当时间回溯到所谓的“宇宙大爆炸”那一刻，现有的物理学就再也无法描述之前发生的事情了，于是奇点就出现了。也许在不久的将来，科学家会找到一种新的理论，能够完美地解决目前的困境，到那个时候，这个奇点自然也就不存在了。

宇宙诞生于奇点，那奇点之外是什么？

当年，天文学家观测遥远的宇宙时发现，除了少数邻近的星系在靠近银河系之外，其他星系基本上都在退行，而且退行速度随距离而成正比例增加。于是，天文学家知道宇宙正在膨胀的事实，宇宙大爆炸理论也因此被提出来。

既然宇宙在膨胀变大，那么，越久之前的宇宙就越小。而在138亿年前，宇宙小到只是一个体积无穷小的奇点，这被认为是宇宙的起源。根据宇宙大爆炸模型，如果宇宙是从大爆炸中诞生，那么，早期宇宙肯定很热，并且当时的热量还会残留到今天。后来，宇宙微波背景辐射的发现有力地证实了这一预言。

根据标准宇宙模型，奇点就是宇宙最初的状态，时间和空间在这里全部归零，没有比这更早之前的时间概念，也没有外面的空间概念。宇宙是从奇点中大爆炸诞生，时间和空间才被创造出来。

在宇宙形成之后，宇宙本身不断从奇点中创造出空间，而不是宇宙奇点在空间中膨胀开来，这是完全不同的概念。我们现在所生活的宇宙就是当年奇点本身扩张出来的结果，这就是宇宙的全部。

目前的理论只能认识到奇点就是一切的起源，无所谓奇点之前和之外。正如霍金所言，谈论宇宙起始之前是没有意义的，宇宙在开始之前就是虚无，什么都没有，哪怕是空荡荡的空间都没有。

宇宙微波背景辐射

我们目前对于宇宙的了解仅限于宇宙诞生38万年之后的事情，因为在那之后宇宙才有了第一道光，并且它们直到今天还在宇宙中传播，只是现在已经衰变为微波。而在那之前，宇宙是不透光的，我们根本无法了解当时的宇宙具体情况。理论上，目前能够探究宇宙最早时期的手段只能借助于中微子、原初引力波等非电磁波方式。