宇宙有多大?

一位末小影


宇宙探索的歷史

在中國有一句古話,記載在《屍子》當中:

上下四方曰宇,往古來今曰宙。

說的直白點就是,宇宙是空間和時間的集合。而在西方,尤其是在古希臘時代,當時的學者就已經有了很深刻的宇宙觀。只不過,無論是東方還是西方,他們所認為的宇宙大小要遠遠小於我們現在的認識。古希臘最終有托勒密構建成了一套極為完善的日心說。在這套理論當中,地球處於中心,(實際上是稍微偏心的。)宇宙中的天體都繞著地球在轉,最外圈還有一個最外層天球,古人認為那些平時看著不咋懂的星體就好像鑲嵌在最外層天球上。而宇宙空間的大小就是最外層天球的大小。

後來,我們也知道,哥白尼提出了日心說,顛覆了托勒密的理論。但是,這個說法並不準確,日心說也就是《天球運行論》兩次只發行了1000冊左右。(一般說是天體運行論,其實這個翻譯是有問題,當時並沒有天體的概念。)因此,這理論只是在學術圈引起了注意。而日心說真正被認可是在伽利略和開普勒的努力下,尤其是開普勒提出了開普勒三大定律才確立下來。

不過,對於“宇宙到底多大?”這個問題,日心說並沒有解決的比地心說好,實際上,在這個方面的改善幾乎為0。而開普勒的三大定律其實留下來了一個問題,那就是為什麼天體運行的軌道是橢圓?

解決這個問題的人是牛頓,他提出了萬有引力定律解決了這個問題。但同時萬有引力定律也讓牛頓很痛苦。因為原本對於宇宙的大小認知就是天球大小。而如今,如果只有天球大小,那在力的作用下,天體都會往中間聚合,最後收縮到一個點上。於是,牛頓為了解決這個問題,他不得不假設宇宙是無限大的,這樣宇宙處處是中心,處處引力平衡,也就不會收縮到一個點上了。

目前對於宇宙大小的認識

雖然上文我們只講到了牛頓,但我們不難發現,實際上對於宇宙大小的認知是伴隨著科學理論的發展。而我們研究宇宙整體的演化情況的學科其實是宇宙學。我們幾乎可以認為從牛頓之後,一直到愛因斯坦、哈勃、勒梅特,人類對於“宇宙到底多大?”的看法才開始發生本質的改變。那具體有什麼改變呢?

首先,對於宇宙的定義被延伸的,不僅僅是時間和空間的集合了,還是物質和事件的集合。根據愛因斯坦的狹義相對論,我們看待宇宙的不能僅僅單一從空間來看問題,而要結合時間來看,說到底就是要用發展的眼光看問題

那我們繼續從牛頓遇到的問題說起,當時牛頓只發現了可見物質的引力。但實際上,目前觀測的結果是這樣的,我們能夠觀測到的物質其實只佔宇宙總量的4.9%,剩餘的是暗物質和暗能量。

而可見物質和暗物質都是提供引力的,那就會遇到牛頓所說的那個問題,就是宇宙要向內收縮。不過,實際上宇宙中還存在一種和引力正好相反的斥力,它是由暗能量所提供的,可以使宇宙空間膨脹。這裡補充一句,宇宙的膨脹是均勻的,處處都是等效的。

因此,想要用動態的眼光看待“宇宙到底多大”,實際上就要看宇宙未來的發展趨勢到底如何,是一直膨脹,還是減速膨脹,乃至加速收縮。

(之所以這麼說,是因為宇宙大爆炸之後沒多久,宇宙就開始在減速膨脹了。)

而衡量兩者誰更強的方法其實是探測宇宙的平均密度,科學家發現,平均密度在一立方米大概一個氫原子的水平,宇宙就幾乎處於平衡狀態,而如果密度大於這個臨界密度,宇宙就會收縮,如果小於臨界密度,宇宙就會膨脹。而目前觀測的結果是略小於臨界密度,也就是說,按照目前的觀測結果,宇宙未來的宿命就是一直膨脹下去。

如果是這樣的結果,我們只需要知道宇宙現在到底有多大就行。而這個結果其實很出乎意料,按照目前從普朗克衛星發回來的數據看,我們可以得到宇宙的形狀,在千分之六的精度上,宇宙是不完全的,是平坦的。也就是下圖中第二種情況,這種情況預示著宇宙實際上現在已經就是無限大的。

也就是說,按照目前的觀測結果就是,宇宙是無限大,並且宇宙還在加速膨脹,也就是說,如果平均密度沒有發生驟變,宇宙將會一直加速膨脹下去,一直處於無限大的狀態。


鍾銘聊科學


宇宙誕生於137億年前的一次大爆炸,此後處於不斷膨脹的狀態,這樣的膨脹速度接近光速,可以說目前宇宙正在以接近光速的速度擴張,哈勃觀測到的遙遠星系的紅移證實了宇宙正在膨脹這一事實,而研究表明,我們的宇宙正在加速膨脹。粗略估計,宇宙的直徑可能達到900億光年以上。不同的波段、不同的觀測方式所能達到的觀測極限是不同的。可見光波段最著名的深空觀測非“哈勃深場”莫屬。

1995年底,哈勃太空望遠鏡對大熊座的一塊天區進行了深空拍攝。經過後期疊加處理,在僅144弧秒的影像中呈現出了3000多個遙遠的河外星系,十分壯觀。該圖像發佈後被許多科學論文引用。2004年和2012年,哈勃又分別完成了“哈勃超級深場”和“哈勃極端深場”的拍攝。目前可見光波段對宇宙最遠的觀測便是“哈勃極端深場”,展示了宇宙在132億年前的景象,其中許多星系都處於年輕的狀態,還有大量的碰撞星系存在。對宇宙的觀測已經達到大爆炸之後的數億年,這裡也擁有大量的星系,研究星系的演化對於瞭解宇宙的未來是非常有幫助的,科學家之前發現,早期星系中的恆星壽命都比較短,這樣不利於生命演化,從某個角度看,宇宙生命的出現是有一定的時間點,只有穩定的恆星才能演化出生命來。哈勃極端深場最年輕的星系距離大爆炸僅為4.5億年,堪稱是宇宙最古老的星系鼻祖。


川陀太空問答


目前已確認可觀測宇宙的範圍在930億光年左右,而整體宇宙的大小我們還不能判定。

可能有人會問,這麼大的尺度,是這麼測量出來的呢?確認宇宙有多大,我們有很多種方法,由近到遠,並且是相互驗證的。

首先是近距離天體的測量,比如月球距離的測量,太陽即其他行星距離的測量。測量的方法很多,比如雷達波測量,激光反射測量,三角視差法測量等等。這些方法都是可以在地球上驗證出來的,因此測量天體的距離是準確的。

其次,對於更遠一些天體的測量,比如100光年以內的天體,主要還是三角視差法,這種方法可以測量100光年以內天體的距離,對於更遠的天體,由於精度的問題,就需要用其他方法了。除了三角視差法,其他還有分光視差法,變星周光關係測距法等等,也是可以相互驗證的。

對於更遠的天體,距離在數萬光年的範圍,就需要用變星周光關係測距法,譜線紅移法等方法了。

而對於上百億光年的距離,可觀測宇宙的極限範圍,主要的方法就是譜線紅移法。因為這種方法越是遠的距離,譜線的紅移就越明顯,因此最適合遙遠天體的測量。我們就是利用這種方法測量出最遙遠的天體,也驗證了理論上930億光年的可觀測宇宙範圍。

而在這個範圍之外,是不可觀測的,是受宇宙物理性質的制約,也可以算是一種物理壁壘,因為不可觀測,所以無法確定宇宙整體的大小。

未來我們是否有辦法確定宇宙整體大小,目前尚無定論。


寒蕭99


如來宇宙直徑(7)

2018.5.6統計:

我們的宇宙----"如來宇宙"由於前階段非常努力地大力奪取許多個外宇宙精華,從而導致"如來宇宙"直徑己經爆漲到336421.6742億光年.

最初"如來宇宙"創造成功後的直徑僅有5000億光年.

我們宇宙裡存在的星系數量也就上漲達到64272761.56384189億個星系.

現今"如來宇宙"的自轉的轉速己達到96.38765萬億公里/分鐘.

最初"如來宇宙"的自轉的轉速達到7000億公里/分鐘.

2018.5.4起全天下共劃分有108x2N個宇宙.大多數宇宙直徑是5000億光年左右.

我們宇宙每400億年就是一次小輪迴,每6000億年就是一個大輪迴.我們現處於第三次大輪迴中的第15次小輪迴的第193億年時代.即還有207億年後這次大輪迴才結束而進入第四次大輪迴的第一次小輪迴的進化之中.

全天下共有108x2N個宇宙存在,均各自不斷輪迴進化之中.


宇宙時空聯盟


人類目前最快的飛行器是旅行者(一號二號記不得了不亂說)。它是七十年代發射的。已經飛了四十年。為什麼這麼多年過去了,還沒有超過它的速度的飛行器呢?因為它是借了木星土星的引力。它的速度是17公里每秒。

先默默感受一下這個速度

(以下數字取整)它飛了四十年,再飛兩千年,它就可以飛出廣義太陽系了。再飛四萬年,它就可以飛到離太陽最近的恆星,我們稱之為比鄰星。這樣的恆星銀河系裡面有三千億。銀河系中恆星的密度是比較均勻的。假設這些恆星排成一列。那麼40000×300000000000=……年。它就可以遍訪銀河系中所有恆星。然而這是最少最少的數字,不排成一列的話,它飛遍銀河需要調整無數次方向,要經歷無數次加速減速。再想想17公里每秒的速度。

有一張叫做哈勃深空場的照片,它是哈勃對準你頭頂天空的兩千四百萬分之一的天空拍攝的,它包含了3000個星系。星系的密度也差不多是均勻的。再列一個算數,40000×300000000000×24000000×3000=……年。其實這個賬算的比上一個更不靠譜,因為星系之間空間沒有算。

以上算的只會比實際的更小。另有一個說法,假設我那胡扯的算數靠點譜。它也只佔可觀測宇宙的百分之四。

其餘的回答也都很精彩,但我一直覺得這麼算比較直觀。


圈圈167


宇宙到底有多大?這是一個人們無法想象的問題。古人說,“上下四方曰宇,古往今來曰宙”,指的便是宇宙根本沒有時間和空間的邊界。在今天的天文學家眼中,宇宙是在130 億-150 億年前的大爆炸中形成的。當時,一個溫度極高、密度極大的原始質點發生大爆炸,強烈膨脹輻射的物質凝聚為星雲,然後演化為各類天體, 包括星系、恆星、行星和衛星。

仰望宇宙, 我們看得見的星星幾乎都是恆星。由於距離太遠了,它們看上去只是在冷寂的太空中孤獨飄零。宇宙的尺度大得幾乎無法讓人理解。科學家認為,在可觀測宇宙中有大概1000 億個星系,每一個星系都有數以億計的恆星。其中,最小的矮星系可能僅有大約1000 萬顆恆星,最大的巨橢圓星系則可能有100 萬億顆恆星。造就地球萬物生長的太陽,只是滄海一粟。

其實,每顆恆星都是一個火熱的太陽,洶湧的熱浪不斷地從這些大火球中吐出來,射向廣漠的宇宙空間。即使是最堅硬的金屬,都會在這種熱浪中熔解甚至化為氣體。但是,人類可以看到的天體只是宇宙中極小的一部分。漫無邊界的宇宙,絕大部分是被看不見的暗物質和暗能量所充斥著。科學家甚至宣佈,已經在銀河系中心發現了反物質,宇宙中的黑洞便是連接物質和反物質的時空隧道。即便是巨大無比的恆星,也會像人類一樣經歷成長和死亡的過程,變成白矮星、中子星或者黑洞。至於仍在太空中超期服役飛行的哈勃望遠鏡,也會在完成探索宇宙影像的使命後,最終墜毀在地球的大氣層中。


草原獨狼


宇宙有多大是個偽命題。偽命題的意思是不可能有答案。比如當我們說地球有多大的時候,前提是地球有邊界,邊界就是地表與虛空的界面。而宇宙不可能有這個東西,如果有,界面外面是什麼?界面是一堵牆嗎?即便真的有這堵牆,牆外面是什麼呢?我們可以想象牆外面可能是實心的,實心就不是宇宙了嗎?如果是空心的呢?那不還是宇宙的一部分?


一生相助


用史蒂芬霍金教授的一句話來說:“宇宙是有限而無界的。”舉個例子來說,你在地球上行走,不管怎麼走,也走不到盡頭,但你卻不能就此而說,地球是無限的。無限大這個詞,是一個哲學化的名詞,無限只是難以估量,是我們的測量工具或者是測量方法還不夠先進,我們目前的能力還找不到邊界,就可以定義為無限大嗎?目前為止,人類最廣袤的視野,就是1990年4月24日在美國肯尼迪航天中心發射的哈勃太空望遠鏡所展示給我們的,它的觀測極限約為131億光年,這也就是人類所認知的宇宙的大小。但是,馬上要發射升空的詹姆斯韋伯太空望遠鏡可以進一步的拓展人類的視野,發現更多遙遠的暗星體,我們依然沒有找到我們所生活的這個維度的宇宙與其它許許多多個維度的宇宙之間的邊界。宇宙的大小,會隨著科技不斷的拓展,但在可以預見的未來,我們一定會找到宇宙的邊界的!


史瓦西半斤


很小的,沒有人的膽大,膽大包天,天是指宇宙,所以膽都可以把它包起來,

又回來說真話,你想要多大就有多大,全靠人的想象,這又換一下,不用膽包,用腦裝,腦海腦海,腦像大海,是腦中兩碗豆腐花演的把戲,演吧,演得好,多數人贊同你就是當代中國姓氏的張斯坦李斯坦。很簡單。


霜葉9975


你還是孩提時,外婆對你說要帶你去草原玩,你肯定在想,草原比學校大操場要大一些吧,不,可能比我們這個鎮還要大吧!宇宙就是小孩子想像中的大草原之大,也就是你心裡想著多大,它就有多大,大到無以復加,大到你我的腦力吃不消的程度!


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