到達宇宙邊界要多久?

遊者攝影


拿出一個手電筒,照出一束光線,如果前面毫無遮擋的話,那束光線還會回來的;就像人們徒步走在地球表面,你無論沿著哪個方向走,走多久,都不會走到所謂的盡頭、邊界。

我們的宇宙恰好可能就是如此,那麼,既然宇宙沒有邊界,又何來到達宇宙邊界要多久呢?

如今,人類可以觀測到的宇宙直徑是930億光年,半徑為465億光年,可觀測宇宙是以觀察者為中心的,那麼,人類的可觀測宇宙就是以地球為中心的,半徑為465億光年的三維空間球體。

外星人的可觀測宇宙就是以外星人的母星為中心,半徑就要看外星人的科技水平了。

假設在465億光年之外有一個恆星,它發出去的光線永遠也無法到達地球這裡,那顆恆星對於我們人類來講,沒有意義,事實上,所有在這個三維空間之外的所有的一切,都與人類沒有關係。

如果想要回答這個問題,就必須定義一個邊界,那好,就定義從地球出發,旅行到可觀測宇宙邊緣,這裡就是“邊界”。

要多久可以到達,旅途:465億光年,這個距離,第一眼看上去,直觀上的感覺是什麼呢?

要我來說,就是永遠也無法到達,窮盡種族的一生,也無法旅行到宇宙“邊界”。很大可能上,人類未來的活動範圍對於已知宇宙來說是很有限的,對於宇宙來說很有限,但對於人類來說就是無限了。

當然,若是科幻小說中的那一套可以實現的話,另當別論,也許,幾個跳躍、幾個躍遷、幾個穿梭就到了宇宙的“邊界”呢。


一枚遊戲科幻迷


要想知道到達宇宙邊界需要多久(假設宇宙邊界是存在的話),我們需要知道宇宙邊界距離地球的長度以及我們進行宇宙航行的速度。當然如果速度太慢,花的時間肯定可以很長很長。速度越快到達邊界的時間就會越短。但是速度是有上限的,就是光速。不考慮具體的技術因素,假設我們可以以光速前進的話,航行一光年的距離便需要 一年的時間。那麼我們就只需要確定地球距離宇宙邊界的距離就可以了。接下來就讓我們估計一下。

網上有一個傳播已久的宇宙學視頻,當你第一次看到是都會被震驚,即使是第二次第三次看還是會無比地震撼。這個視頻描述了宇宙中一些典型天體的大小以及一些星系的大小、星系與星系之間的距離。月亮的直徑是3500km,水星的直徑是5000km,木星的最大衛星是5500km,火星是7000km,金星是12500km,地球直徑13000km,開普勒 10c是31000km,海王星50千千米,海王星51千千米,土星123千千米,2MASS J0523-1403(一顆紅矮星)125千千米,木星150千千米,HD 1000546 b(目前發現的最大的行星)900千千米,太陽(黃矮星階段)1400千千米,天狼星A 2500千千米,北河三(橙巨星)12800千千米,大角星(橙巨星)36000千千米,畢宿五(橙巨星)64000千千米,參宿七(藍超巨星)九萬千千米,手槍星(藍特超巨星)44萬千千米,心宿二(紅超巨星)125萬千千米,參宿四(紅超巨星)155萬千千米,大犬座VY(紅特超巨星)200萬千千米,盾牌座UV(紅超巨星)250萬千千米,然後這個距離再大10倍多就達到了一光天的距離,就是光在一天走過的距離。也就是說我們即使以光速前行,現在也只是達到了一顆比較大的恆星的尺度的十倍。這個單位再擴展365倍,便是我們常常見到的1光年的單位。

我們所在的銀河系有幾千億顆恆星,幾乎所有都擁有至少一顆行星。銀河系的尺度是多大呢?達到了十萬光年!我們的太陽系需要2.2億年才能繞銀河系一週。距離我們比較近的星系——仙女座星系,和我們的距離是2500千光年,在幾十億年後會和銀河系融合。

我們的銀河系處在一個叫“拉尼亞凱亞”的超星系團之中,這個超星系團包含了10萬個星系,這個時候我們不得不以10億光年作為距離的基本單位。人類目前觀測到的宇宙網中包含了數十億的星系,尺度達到了73億光年!再大一點就到了人類目前可以探測到的宇宙大爆炸的餘波的範圍,大概是130多億光年,這就是人類目前已知的宇宙。

所以單從人類目前已知的宇宙而言,到達宇宙的邊界就至少需要130億年,而且必須以光速運行!

這個尺度用圖表示出來大概就是下面這個樣子。圖中的每一個點就是一個星系,星系中的一個點 可以認為就是太陽系,而地球只不過是太陽系中的一個質量佔比不到百分之零點一的一顆小小行星。

還要注意,以上得到的137億年並沒有考慮到已知宇宙的膨脹,而且即使達到目前的宇宙邊界,會不會還會有其它遵循不同物理規則的宇宙?即多宇宙理論!

所以,不必太去糾結達到宇宙邊界需要多久。就像三體中說的那樣,給歲月以文明,而不是給文明以歲月。說不定以後我們會發現,蟲洞真的存在,我們可以利用蟲洞進行時空穿越,很方便地就可以達到宇宙的另一端呢?


量子驛站


乾脆點回答,永遠達不到。就是你活一萬億億歲,乘坐光速飛船飛了1萬億億年,也到不了宇宙邊界。

因為宇宙是有界無邊,宇宙到處都是中心,你從那裡看,這個可觀測宇宙都是465億光年半徑,你永遠的飛下去,不管你飛多久,前面還是465億光年。

現在科學界的基本認識是宇宙誕生於138億年前的一個0維奇點的大爆炸,由於宇宙的暴漲超過光速,現在可觀測宇宙範圍達到了半徑465億光年。這就是宇宙的年齡和界限。

雖然宇宙也有始有終,標準宇宙模型像一個雞蛋,是有界限範圍的,但你不要以為這個蛋就有殼了,只要無限的飛下去總有一天能夠飛到殼處,撞破了殼就出了這個宇宙。

不幸或者幸運的是,你出生在這個三維空間,是這個四維時空的玩意(愛因斯坦把我們的宇宙加上時間維度稱為四維時空),這個玩意就要服從這個時空的規律。

大爆炸之前的奇點有無限的曲率,使全部的時空都被包裹在奇點之內,任何玩意也出不了這個奇點。現在依然是這樣,這個奇點膨脹到了930億光年的直徑,時空曲率在這個蛋殼內依然是無限的,全部包裹在蛋殼之內,你就永遠也到不了這個蛋殼邊。

因為所有的時空都包裹在宇宙蛋中,宇宙外沒有時空,你這個四維時空的玩意怎麼能到達邊緣呢?怎麼能夠幻想脫穎而出呢。

就像一個人在地球上走(不包括乘火箭上天),你就永遠也脫離不了地球。

你旋轉一圈看著遠方,天邊都是一樣遠,以為地平線隱入天際處就是地球的邊緣,結果你一直走下去,看到的還是地平線,最終走回了原點。

宇宙也是這樣,不過在宇宙中,地球就連我們看到的空氣中一個灰塵都算不上,因此在宇宙中就不光是走,而是你不管用什麼法子也無法走出去。

所以最主要的原因就是時空曲率只能把你包裹在這裡,宇宙沒有邊緣,你怎麼能夠到達宇宙邊緣呢?當然還有什麼宇宙不斷的膨脹,任何飛船都無法達到光速等等理由,但這些都是次要的。

這就是時空通訊的觀點,歡迎點贊或拍磚。


時空通訊


根據現有的觀測結果,宇宙很有可能是有限無界,也有可能無限無界。如果是有限無界,這種情況就像地球的表面,無論朝著哪個方向前進,最終都會重新回到出發點。如果是無限無界,無論朝著哪個方向前進,最終都不可能到達宇宙的邊緣。拋開宇宙的邊界不談,即便我們能夠乘坐接近光速的宇宙飛船在太空中飛行,也無法飛到一些距離足夠遠的遙遠星系,這是因為宇宙空間正在快速擴張。

可觀測宇宙的大小隨著空間擴張而不斷變大,這就導致宇宙中的星系正在互相遠離。想象一下,在銀河系和遙遠星系之間的空間不斷膨脹,使得這兩個星系之間的距離變得越來越遠,這意味著它們正在互相遠離。如果距離越遠,空間在單位時間內擴張越多,則遠離速度越快。那麼,空間膨脹的速度有快呢?

根據現有的數據,如果星系之間的距離增加326萬光年(1百萬秒差距),星系的遠離速度增加70千米/秒。如果有個星系距離我們140億光年,那麼,這個星系遠離我們而去的速度為30萬千米/秒,即大於光速。如果星系距離我們280億光年,則它的退行速度可以達到光速的兩倍。根據相對論,有質量的運動物體都不能達到光速,光速是運動速度的極限,但星系退行速度超過光速是由空間膨脹所致。就目前而言,可觀測宇宙的半徑為465億光年。因此,即便我們能夠乘坐接近光速的宇宙飛船飛向距離我們140億光年之外的星系,我們永遠也不會追上它們。並且隨著空間的擴張,宇宙飛船與遙遠星系的距離還會變得越來越遠。


火星一號


很遺憾,即使以光速前進,也到不了宇宙的邊界。


為什麼呢?

因為宇宙沒有中心,當然也沒有邊界

小明站在地球上,看到遠方的地平線,感覺那裡像是大地的邊界。那麼給小明一個跑得很快的車、船或者飛機,他能跑到地平線上去麼?

我們都知道,即使小明盯住地平線上的一座山,那麼等他跑過去,爬到山頂,他會發現,地平線正在遠方朝他招手呢。

永遠在遠方向你招手的地平線,圖片來自pxhere


更何況,宇宙還在膨脹。

這就好像,不僅地平線可望不可即,連盯住的那座山,都在遠離小明

而且宇宙膨脹造成的這種遠離,是可以”超光速“的。

怎麼個超光速法呢?

離我們3.3光年遠的天體,由於宇宙膨脹帶來的遠離速度是0.00007公里每秒,這個速度比人走路的速度(大概是0.001公里每秒)還要慢很多。

對於銀河系另一頭的天體(離我們大概10萬光年遠),宇宙膨脹帶來的遠離速度大約2.1公里每秒,相比之下,我們的太陽正在以220公里每秒的速度繞銀河系中心運動。

遙遠天體因為宇宙膨脹而遠離我們的速度可用哈勃定律計算出來,圖片來自oswego.edu


當我們出了銀河系,到了更廣闊的宇宙中,因為距離大大增加了,遠離速度也大大增加了。

如果是離我們約140億光年遠的天體,宇宙膨脹會讓它們以光速遠離我們。至於更遠的天體,當然就超光速遠離了。所以,

如果我們現在出發,即使坐光速飛船去追它們,也沒法追上的。


可能有人要問,為啥那些天體能超光速遠離,我們的飛船卻要受到光速的限制呢?

這是因為飛船是在空間中飛行的,所以飛行速度會受到光速的限制。

宇宙膨脹造成的遠離是另外一回事,那些遙遠的天體和我們其實都沒有動

,而是兩者之間的宇宙空間膨脹了,所以這種膨脹是不受光速限制的。


也可能有人要問,這個140億光年為啥比宇宙半徑那個460億光年要小呢?

因為這裡的宇宙指的是“可觀測宇宙”,離我們140億光年遠的那些天體雖然現在發出的光我們看不到了,但是它們過去的遠離速度要比光速小,發出來的光是可以到達我們的,所以它們也算在“可觀測宇宙”的範圍內。


所以宇宙邊界並不存在,無法到達,也就談不上要多久了。幸運的是,雖然到不了宇宙邊界,但是我們能達到自己的目標,只要這目標設定得合適,既不像地平線那樣可望不可即,也不是以光速遠離的。


如果您有感想,請留言多指教。


喬小海


現代宇宙學和現代物理學都證明,宇宙是有限而無邊的。宇宙是時間空間和物質的總和。

宇宙是由大爆炸產生的,宇宙的膨脹遵守哈勃定律,也就是說,宇宙自誕生以來,以難以置信的速度在膨脹,而且,距離我們越遠的星球,飛離地球的速度越大。而支持宇宙極速膨脹的能量是至今仍沒有發現的暗能量,愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論中,就推算出暗能量在驅使著宇宙的膨脹。 據推測,宇宙的半徑約465億光年,如果你以光速朝宇宙邊界飛行,至少需要465億光年,才能到達宇宙現在的最外緣的位置。等你真的花465億年,到達那裡時,那裡已經不是宇宙的最外緣了!因為宇宙時時刻刻都在以難以想象的速率在膨脹。因為宇宙的膨脹速率是無法想象的,幾乎到了最外緣無法確定的地步,所以說,雖然宇宙是有限而無邊的,但是其外緣是不確定的。

我們可以把極速膨脹的宇宙形象地比作快速吹漲的氣球。假如氣球膨脹的速度無限大,一個飛蟲永遠也飛不到氣球的壁上,因為飛蟲的速度永遠趕不上氣球膨脹的速率。

總之,一是物體飛行的速度永遠超不過宇宙膨脹的速度,二是宇宙雖然是有限而無邊的,但是宇宙的有限性幾乎無法確定,因為宇宙的膨脹速度太大了,在剛要確定時,宇宙又膨脹了!三是宇宙是沒有邊界的。

所以說,我們的飛行速度無論多大,即使超過了光速(實際是不可能的),也無法到達宇宙的邊界。


賽翁


那麼若是宇宙是有限的是否我們就能夠到達邊界呢?其實也不能。一個重要的原因就是,目前的物理學理論認為,我們的宇宙很可能是有限而無界的。“有限而無界”這個聽起來有些矛盾,大家不好理解。以二維空間為例,假如一張A4紙是我們的宇宙,那麼它的大小自然是有限的,而且我們從紙的一個位置出發,沿某個方向持續移動,自然能夠到達這張紙的邊界。但是若是這張紙圍成了一個球形,那麼雖然這張紙的大小仍然是有限的,但卻沒有邊界。

我們目前所處的是三維空間,所以這樣一個有限而無界的宇宙無法想象。但是若是我們在宇宙中沿一個方向持續運動,很可能在經歷漫長的時間後回到原點。


看風景的蝸牛君


到達宇宙邊界要多久?

如果要到達宇宙邊緣的話,首先要假定能到達邊緣,因為有一些理論認為宇宙是沒有邊際的,有著無限的大小,如果是這樣的話似乎無論用什麼方式都無法到達邊緣,因此我們必須用一個大家都比較任何的大小來假定宇宙的大小,比如現在比較流行的930億光年?

從太陽系到整個宇宙的大小,現在認為宇宙大約有930億光年,有了大小的話就可以計算啦....首先極端一點,把朕的光速飛船拉出來SHOW給大家看看

假如偶乘坐光速飛船到達930億光年外的宇宙邊緣的話,可以在飛船裡放個定時的秒錶....那麼當我們到達宇宙邊緣時您會發現這個秒錶似乎都還沒開始計時!仍然處在0:00:00的位置,這是為何呢?因為光速飛船內時間處於停滯狀態,無論去哪裡,有多遠,對於飛船內的人員來說不需要時間!

但我們行經過的距離可遠遠不止930億光年,因為以觀測者的角度看來我們已經過去了930億光年,那麼宇宙過了930億年早已膨脹到了更為遙遠的地方,但也許我們永遠都追不上宇宙膨脹的速度!換句話說觀測者看來,我們永遠都到不了宇宙邊緣!

當然我們造不出光速飛船,那麼如果我們用現在最快的飛船30千米/S的速度航向宇宙邊緣的話要多久呢?

這個速度為光速的1%%,那麼假定宇宙不膨脹了,就停留在那裡等著我們,來計算下:

Y=930億光年/1%%=930萬億年,好久哦,也許到達宇宙邊緣的時候甚至黑洞都已經蒸發完了........

您選哪個?宇宙太大,賺錢太難,工作太累......某人還是打算洗洗睡了吧!


星辰大海路上的種花家


想要知道到達宇宙邊界要多久,那你得知道宇宙有多大。


以前乃至於現在的很多人,對於宇宙都是相當模糊的,甚至前不久我問一個朋友,你知道太陽有多大嗎?他的回答讓我差點嗝屁了。他說書上講很大吧,和月球差不多,是地球的幾倍。

我沒說什麼,只說了一個詞語。就是傻A和傻C中間那個。

好了,言歸正傳。來聊聊宇宙有多大,這麼來和大家簡單說下,你能否想象出宇宙有多大,舉個例子,就單單我們所處的銀河系(這裡說一點,我們的太陽系也是銀河系裡的一個小星系)。每秒繞地球七圈半的光,從這一頭到那一頭需要16萬年。


像我們太陽這種恆星,它包含有最少1000億顆。科學推測計算在1000億到4000億之間,像我們地球這種行星,數量就不要提,無法推測。最少上萬億數量。

能看到這裡的朋友,如果你對天文不怎麼愛好,可能會說我瞎寫,也可能你會比較吃驚,不急,如果你吃驚了,後面的你會覺得不可思議。

哪怕這樣大的銀河系。在宇宙中,它是微不足道的。因為可觀測的宇宙中,這樣的星系多達1500億個。



到目前為止,人類可觀測的宇宙直徑達到137億光年。也就是光從這一端飛到那端需要137億年。這還不算科學家推測的宇宙膨脹直徑920億光年。

作為宇宙最快的光,飛到宇宙邊緣都需要兩個半的地球歲月(地球年齡約50億歲)。其它的都是瞎扯。


讓你能夠一直保持每秒30萬千米的速度(光速),也要你能活137億年才可能。


良良引力波


永遠都達不到!

按照宇宙大爆炸理論解釋,我們的宇宙並不是無限的,而是“有限無邊”的,意思就是說,宇宙雖然有限,但無論如何你找不到邊界在哪裡。而且宇宙一直在加速膨脹,速度遠超光速,所以即使你以光速飛行而且存在所謂的宇宙邊界,你無論如何也到達不了那裡!

事實上即使你的速度能達到遠超光速,甚至超過宇宙膨脹速度,你也到達不了宇宙的邊界(假設存在)為什麼這樣說呢?

我們所處的宇宙時空結構並不是平直的,而是具有彈性可以伸縮的,這意味著你自己感覺好像一直向前飛,但事實上你是在沿著時空的曲線在飛行,即使你能永生,永遠地飛下去,最終也逃脫不了時空的界限,並且有一定幾率回到你出發的地方!

這種情況有點類似在地球上你沿著一個方向一直走下去,你覺得是一條直線,事實上是沿著地表的曲線在走,你永遠也走不出地球!

所以說,無論如何你都到不了宇宙所謂的“邊界”,時空的曲率結構註定了這一切。不過一種讓人匪夷所思的天體或許能夠做到,甚至能夠“穿越”宇宙的“邊界”,到達另外一個宇宙,這種天體就是黑洞,它可以把時空結構拉伸到極限,甚至撕裂時空!


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