03.03 为什么宇宙只有138亿岁,直径却有920亿光年?

丑小吖


宇宙的年龄自古以来科学家就不断在探索研究,不过最近这些年关于宇宙的年龄,科学通过宇宙微波背景辐射,观测遥远的超新星,宇宙的膨胀历史,基本上可以确定宇宙的年龄是138亿年,简单的来说,宇宙从大爆炸开始到现在已经存在了138亿年,而且现在科学家认为这个数字应该是比较靠谱的,假如我们现在所在的这个宇宙真的从诞生到现在已经138亿年了,跟科学家公布的宇宙直径为什么会有很大的差异?

按照常理来推算,宇宙诞生了138亿年,那么我们所观测到的宇宙在直径最大,不会超过276亿光年,这是按照常理来推断,应该也是比较靠谱的一种说法,可是我们实际所观测到的宇宙直径却惊人的达到了920亿光年,这跟我们所推测的276亿光年,有很大的差异性。

那么关于宇宙的这个年龄科学家究竟是怎样推测出来的呢?最初科学家利用望远镜观测对古老的星球上的铀光谱,结果发现最早的应该是在125亿年前,对于这个数字,科学家存在着很多不同的见解,最初认为宇宙的年龄应该是在这个数字到160亿年之间。

关于宇宙究竟是从什么时候开始,最终又会到什么时候结束,这其实是宇宙给我们人类制造的最难解答的一个谜题,不过现在关于宇宙大爆炸论,已经在科学界得到普遍的认可,基本上大家已经默认宇宙应该就是在138亿年前的大爆炸之后形成的。

假如宇宙的年龄真的是138亿年,那么另一个困扰大家的问题就是宇宙的直径,按常理来说,宇宙的直径应该是不会超过这个年龄的两倍,可是现在所观测到的920亿光年又是怎么回事呢?

在这其中就涉及到了一个光速的概念,光速可以说是宇宙存在的基本特性,要研究宇宙的大小以及宇宙的各种奥秘,其实都依赖于光速,光速在真空的环境之中,其速度应该是每秒186,282英里,当光经过138亿年的旅行,那么光就会向前进超过138亿光年的距离,那么这样来说,这道光线到达我们这里,其半径最起码应该在460亿光年左右,那么宇宙的直径就最起码要在920亿光年以上。

这样来说可能比较抽象,你很多人还不是很了解,这究竟是怎么一个问题,其实可以这样来理解,当我们两个人并排站着,中间只有一米的距离,可是所占的这个位置并不是一成不变的,而是不断在向两边膨胀,拉伸距离,而拉伸的这个速度却要比步行的速度更快一些,这样虽然一个人向另一个人在不断的走,但所得到的结果却是两个人之间的距离越来越远,这就是宇宙膨胀的问题。

我们现在所处的这个宇宙也并不是一成不变的,而是不断的在膨胀,宇宙的这个膨胀速度反而要比我们现在光的速度更快一些,所以我们并不能够将宇宙的年龄跟你都在直线进行直接的对比,一定要考虑到宇宙的加速膨胀问题。

不过我们现在所观测到的宇宙各个星系,并没有违反了现在所知道的这些物理定律,也就是说在宇宙之中没有任何的星系,比光速的运动速度更快,只不过是太空的每一个部分都在向外拉伸,这种拉伸并不是简单的往外退,而是时空所有的星系,行星以及星球都是拉伸。

对于宇宙现在这种不断膨胀的状态,其实存在着负面的影响,如果这种扩张一直在持续,那么我们能够看见的宇宙的地平线将越来越小,最终物体之间的光将无法传递。就像是我们在地球之上,本来某一个东西在我们的眼前,但是由于中间的距离在不断的膨胀,最终这些东西离我们越来越远,甚至是超出了我们的视线范围。

这些物体或者说宇宙之中的这些足够遥远的星系最终将消失,不过这些随着宇宙膨胀,距离我们越来越远的星系一般都是最古老的一些最初形成的星系,可能这些信息现在基本上都已经不存在了,或者说这些星系可能现在就已经不在我们的视线范围之内。

所以关于宇宙的138亿光年的年龄,其实就现在来说还是比较靠谱的,而关于宇宙的直径为920亿光年,这两者之间其实是相对独立的,并不能够简单的认为直径就是年龄的两倍这么简单。至于这个说法到底是不是靠谱 ,这还需要科学家的持续研究和探索。

感谢浏览,欢迎大家发表自己的看法!


三丰


众所周知,宇宙的年龄是138亿年,按照大爆炸宇宙理论,宇宙中最早的光诞生于138亿年前,宇宙膨胀至今直径顶多是276亿光年。那为什么科学家们说目前的可观测宇宙的直径为930亿光年?

因为宇宙一直都在以超光速膨胀

宇宙在超光速膨胀并没有违反任何物理规律。爱因斯坦的相对论中说真空中的光速是宇宙中物体运动速度的极限,那说的是有静止质量的物体的运动速度不能超过光速,却并没有规定空间的膨胀速度不能超过光速。我们的宇宙之所以这么大,就是因为空间在持续不断的以超光速膨胀。

20世纪20年代,美国天文学家埃德文哈勃发现河外星系正在远离我们。河外星系的视向退行速度与距离成正比,离我们越远的星系退行速度越快。据美国宇航局公布的最新测量结果,星系距离我们每增加326万光年,退行速度就增加74千米每秒。


上图为爱德文·哈勃

哈勃的这一发现使我们认识到宇宙正在膨胀。而且据此还可以推断,在很久很久以前,宇宙之间星系之间的距离更近,物质密度也更大,那么早期的宇宙可能诞生于一个原始火球,这为大爆炸理论提供了有力的证据。

星系之间之所以在相互远离,就是因为宇宙空间在膨胀,而不是由于星系的运动造成的。我们可以这样理解宇宙空间的膨胀,相信许多人都吹过气球吧,当气球膨胀时,气球上任意两个点之间都在相互远离,距离被拉升,而宇宙空间的膨胀就与它类似,因而宇宙并不存在于一个特殊的膨胀中心。把气球上的点换成星系,那么就很好理解星系之间为什么会相互远离了,并且距离越远的相互远离的速度越快。

如上图所示,宇宙像气球一样膨胀。

通过对遥远超新星的观测,科学家们发现宇宙不仅在膨胀,而且目前正在加速膨胀,发现了该项研究成果的三位天体物理学家也共同分享了2011年的诺贝尔物理学奖。究竟是什么原因是宇宙加速膨胀?科学家们认为这与占宇宙总质能68%的暗能量有关。

上图为宇宙的膨胀历程

天体距离我们那么远,科学家又是如何知道是空间在膨胀,而非星系在相互远离?

哈勃通过星系的光谱发现河外星系在远离我们。哈勃发现河外星系的光谱线会向红端移动,距离越远的星系红移量越大,这被称之为宇宙学红移。之所以会产生红移,就是因为空间的膨胀把光波拉长了。

产生这种红移现象的原因是空间膨胀而不是星系远离造成的。

有三种原因可以产生光谱红移现象,包括多普勒红移、宇宙学红移和引力红移。多普勒红移是由于观察者和光源的相互远离而产生的;宇宙学红移是由于空间的膨胀产生的;引力红移是受引力源作用而产生的,需要黑洞级别的引力源才能产生明显的红移现象。在较近的区域内,由于星系的视运动较明显,多普勒红移与宇宙学红移很难区分开来,只有在相当遥远的距离(上亿光年以上)上才能区别这两者所引起的谱线差异。

正是因为以上发现,才证明了宇宙空间在膨胀,而不是星系在远离。我们并不处于宇宙中心,在任何位置观测得出的结论都是星系之间在相互远离,而我们所看到的这种现象正是宇宙空间的膨胀造成的。

为什么星系内部察觉不到宇宙膨胀这种现象?

那是因为在几百万光年以内的小尺度范围内,引力的作用强度远大于迫使空间膨胀的力量,只有在大尺度范围内才能看见天体之间在相互远离。

正因为如此,星系内部才观察不到宇宙在膨胀,星系也正是在引力的作用下才维持稳定的。虽然宇宙在膨胀,但仙女座与银河系正在引力的作用下相互靠近,据科学家预测,在30多亿年之后,仙女座星系和银河系将会发生碰撞融合,形成一个更大的星系。


为什么可观测宇宙的直径有930亿光年?

最早的光从宇宙诞生之初就开始传播,光以光速在宇宙中传播了138亿年才到达了我们的眼中,正是因为空间的超光速膨胀,才使光仅用一百多亿年的时间就走完了几百亿光年的路程。按照大爆炸理论模型计算,在电磁波范围内可观测宇宙的直径有922亿光年。

根据大爆炸理论,在宇宙诞生之初的38万年时间里,宇宙间还是一片混沌,物质的密度很大,光也不能自由的传播。这意味着这段时间内的情况用光是观察不了的。即使这么短的时间,宇宙就已经膨胀了8亿光年,因为当时宇宙正处于暴涨时期。要想观察到这段时间内的情况就需要用到引力波。

如图所示,天体之间的引力作用在空间中激起涟漪,形成引力波,并向远方传去。

那么合计起来可观测宇宙的直径就是930亿光年了。算上不可观测的部分,宇宙的实际大小肯定比这个还要大很多。

如果未来宇宙继续加速膨胀,那么总有一天,星系之间将会变得非常遥远,以至于附近其它星系的光永远也不能被我们所观测到,宇宙将会变成一片黑暗和死寂。


科学探索菌


转于

根据宇宙大爆炸理论我们的宇宙诞生或者起源于137亿年前的奇点爆炸膨胀,宇宙的形成过程就是所有物质在相互远离空间在膨胀的过程。

那么如果是这样的话宇宙的半径应该是小于或等于137亿光年。但实际上现在可观测宇宙为460亿光年,主要的原因就是宇宙在超光速膨胀。

说到超光速你第一想到的一定是爱因斯坦的相对论不允许超光速的存在。但实际上两种说法并不矛盾,狭义相对论中准确描述是信息传递速度不能超光速、有静止质量的物体不能达到光速。但是宇宙膨胀的是空间,所以膨胀的速度可以超光速。并且是距离越远膨胀的速度越快。宇宙空间任何地方都在膨胀,最后表现在天体系统上的相互加速远离。



专打报团卡哇伊


如果宇宙年龄138亿年,而宇宙的速度极限是光速,为什么可观测宇宙的直径是930亿光年?这个问题其实我们经常会想到的?有时脑袋还会卡壳!而且也有关于这个问题的很多回答,我觉得有些问题没有解释的很清楚!所以我今天就做一个更简单,更概念性的回答!而且我们需要理解一个很重要的概念。我们从星光的红移中,到底是观测到了空间在膨胀还是真的看到了星系在加速远离我们?就像你在大街上看到的汽车那样?

我们需要记住:星系本身没有远离我们,是我们之间的空间在扩张

在狭义相对论中,我们可以加速任何质量,使其运动得越来越快,无限的接近光速!

你越接近光速,长度就越短,时间就越长。那么在广义相对论中,一切物质相对于时空中的位置,就受到了光速的限制。

我们平时很容易能看到一些图片,上面画着静止的时空结构网络,这也很容易让我们产生误解,我们本来就感受不到空间在膨胀,更让我们觉得空间就是静止的!

所以我们需要改变下思维:如果大爆炸和广义相对论都是正确的,那么时空就不是静止的,而是在膨胀。

我们还有个误解就是,我们认为是星系在加速远离我们,离我们越远的星系,运动的速度就越快,但实际情况并不是这样的。

其实星系本身是静止的,但是星系之间的空间正在扩大。

换句话说,星系远离我们不像是爆炸后产生的加速度那样远离我们,而是空间再呈指数增长的速度在膨胀。凡是目前没有被引力或者其他力束缚再一起的物质,比如:我们的本星系群以外的星系都在远我们。

这个有个有趣的话:你长胖了,不能把责任推个宇宙膨胀吧!言外之意就是,我们人体,包括你周围的一切已经被电磁力或引力结合再了一起,所以我看看不到所谓的膨胀!

宇宙膨胀是爱因斯坦引力理论的一个解,也在1929年被哈勃通过望远镜观测得到了证实!下图就是一个简单形象的例子:

就像画在气球表面的星系其实并没有“移动”,因为气球的膨胀,反而离得越来越远!宇宙中的星系跟气球上的点,情况是一样的!

那么在广义相对论里,是什么决定了空间的膨胀率?

答案是:所有不同能量在宇宙发展的各个时期的总能量密度决定了宇宙的膨胀率。暗物质、正常物质、暗能量、光子、中微子等等,在每个时期都发挥着不同的作用。暗能量现在是宇宙中最重要的能量形式,暗物质和正常物质在过去的很长一段时间里掌控着宇宙,而辐射(光子+中微子)在宇宙刚开始的时候主宰着宇宙。

事实证明,可观测宇宙的大小与我们直觉相反,对宇宙大小产生疑惑的朋友,你的宇宙的规模(可见宇宙的大小)与光速乘以宇宙的年龄有关,就是138亿光年,但事实并不是这样。

在一个充满100%辐射能量掌控的宇宙中,可观测宇宙的大小是这个数字的两倍;如果是这样的话,我们可观测的宇宙的半径将达到274亿光年。

在一个充满100%物质的宇宙中,可观测宇宙的大小将是这个数字的三倍;在这种情况下,我们可观测的宇宙的半径是411亿光年。这个数字很接近实际大小,但不完全正确。

但是我们还忘了另外一种能量——暗能量,而暗能量使得宇宙又一次进入了加速的过程,也将宇宙的可观测半径推到了460亿光年。这就是为什么宇宙的直径是930亿光年!

总结:星系远离我们是根据空间膨胀推断的结果!而不是我们真的看到了星系在“跑”

我觉得上图可以很形象的看出,光在星系诞生后走过的路程和星系走过的路程之间的区别!光在星系诞生的那一刻就向我们走来,在这个过程中光一边走,空间一直膨胀,光到达我们花费了138亿年,这个过程中光也被膨胀的空间拉长,所以我们观测到了红移,我们才说星系在远离我们!其实更准确的说是空间在膨胀!

而这时的星系呢,理所当然的从诞生的那一刻就远离我们,膨胀到了460光年左右!

这就是为什么光会红移,这就是为什么星系看起来像是在远离我们。但是我们需要理解的是,我们实际看到的是宇宙的膨胀。

在星系的光发出之前,在光到达我们的时候,在我们接收到光之后,膨胀还在继续!这就是为什么可观测宇宙的直径可以达到920亿光年,而宇宙只有138亿年的历史!


量子科学论


由于没有什么物质能超越光速,而宇宙又是诞生于138亿年前的大爆炸,宇宙的直径理应不会超过276亿光年,而为什么可观测的宇宙直径却达到了920亿光年呢?


为了解答这样一个问题,先来打个形象的比方。你站在路上拍一张照片,是一条很长很长的马路,长到你在大晴天都没法看到马路的尽头。

这是一条非常特殊的马路

那么考虑这样一种景象,在你精确1米的前方有站一位人,后方精确1米处也是站着一位人,同样的每个人的前后方向1米处都站着一位人,沿着这条马路无限排开。


这里又来想象下这条道路是这样的:

想象下道路是不断的向两边膨胀扩张,你可以看到你旁边的人逐渐离开你,但是他们不是行走或移动,他们是站在原地不动,是由于道路在向前延伸扩张的缘故。


让我们把你称为人0,你前面的人称为人1,后面的称为人-1,之后以此类推,这样就类似于数学上的数轴:

现在,以你为中心,当人1看起来似乎是远离你(即人0),这只是由于你与他之间空间的膨胀导致的。人1虽然是在远离你,但你是否看到人1和人2有接近到一起了吗?


人1和人2之间经历的是相同的空间膨胀,就如同你(人0)和人1一样的。实际上,所有站在路上的人都经历了一样的膨胀过程。那么经过一次每个间隔空间1米的膨胀,现在每个人的位置膨胀到距离原来2米远的地方,当然这个过程人都是站在原地不动,只是马路在膨胀而已。


所以,现在人1距离你2米,比原来的增加了1米。但是这时看下人10!在膨胀前人10距离你10米,而现在一次膨胀之后离你变成了20米,比原来的增加了10米!原先距离越远的人,现在就离得更加的远。换种说法就是,距离越远的人,在同一时间内远离你的速度也越快!(尽管整个过程人始终都是站在原地不动的)


那么,现在再来想象一辆车在这条路上行驶到你这边。——当汽车出发向我么这边行进,目的地的距离是已知的。当汽车到达,我们注意到旅程已经太久!——为什么?

因为随着汽车的前进过程中道路是在一直不断的膨胀。

更重要的是,当车距离我们很远时,即便车的速度最快,它也不会到达我们这边。因为距离越远,空间膨胀的速度就越快,比汽车的最高速度还快。所以如果我们能够观察到这车(当然我们是看不到的),实际上它看起来会远离我们,尽管它是向我们这个方向前进。因为道路膨胀延伸的速度已经是远快过于汽车的最高速度了,所以我们与车之间的距离反而会越来越大。


那么,回到我们所要回到的问题上:

当光经过138亿年(这个也就是宇宙的年龄)的旅行,那么当然它会向前行进138亿光年(光年是天文单位,即1光年为以光速走一年的距离)的距离,那么在这138亿年间发射这道光线的物体也是一直在远离我们的。


因此,约460亿光年是目前可观测宇宙的半径(即宇宙的直径约为920亿光年),但这道光只走了138亿年,即宇宙的年龄是138亿年,膨胀的是宇宙空间本身。


夏日消消气


138亿年、绝对膨胀不了930亿光年的范围、也就是138亿年、爆炸出来的星星飞不了半径465亿光年那么远、因为爆炸后、星星是四面八方像烟花那样子散开分裂的、所以,、

我们可以理解为一个星系星团各自爆炸了一次或者几次、那么就无需强求138亿年星星飞465亿光年的距离了、因为实在飞不了那么遥远、

我们理解一个星系星团各自爆炸了一次、还好解谜团、比如银河系中心爆炸了一次、狮子座爆炸了一次、其它星系各自爆炸了一次、银河系爆炸出来的星星在银河系、狮子座爆炸出来的星星在狮子座范围、这样子的解释稍微满意吗?

138亿年前、太阳和地球在银河系中心由于爆炸、被分裂分散开来、经过138亿年的飞行、我们才飞到距离银河系中心2.5万光年的距离位置!

计算下、2.5万光年的距离、138亿年的时间、求得飞行速度!因为感觉138亿年也只能飞2.5万光年了、哪里能飞几百亿光年、除非是光速的几百倍、但是科学家没发现公转那么快的宇宙天体!!包括流星、、


太阳系长兼地球名誉球长


宇宙大爆炸还未证实,是猜想,所以,由大爆炸产生的微波背景辐射测得的宇宙年龄138亿年,也是未确认的。

依据相对论设定的光速不变,无论宇宙膨胀速度多大,只要有足够时间,光是一定会传到地球的,不存在超光速膨胀到不了地球的情况。这个465亿光年的可观测宇宙半径,依相对论和宇宙大爆炸猜想,只有一个结论:465亿光年处的光,刚好是宇宙大爆炸初步完成时产生的。

如果在465亿光年处观测不到宇宙起源的景象,肯定是某个地方出错了。可能是猜想不成立,可能是这些数据错,或者干脆就是相对论在这里出了错。

(我作为民科对于宇宙超光速膨胀的解释:

①假设465亿光年处相对地球,空间膨胀的速度等于光速。光相对光源处的速度,要附加宇宙膨胀速度,应该是“超光速”,因为光到达任意位置都会保持光速,到达下一个星系后,与当地位置建立了光速关系,但光源随空间膨胀在远离。

②假设宇宙膨胀速度任何一个位置都超光速,这是很极端的假设,即便是真的存在,那就整个宇宙任何一个位置的光都出不来,而不是465亿光年外的光到不了地球。)

465亿光年外传来的光到达地球后,是不是已经弱到现有科技都接收不到了呢?这就只有相关人员才能知晓


红金01


大爆炸理论目前最主流的宇宙模型,认为我们的宇宙诞生于大约138亿年前的奇点大爆炸,随后宇宙不断膨胀,到现在可观测宇宙的直径至少已达920亿光年。

宇宙才诞生138亿年,可观测宇宙的直径怎么就能高达920亿光年呢?岂不是违背了爱因斯坦的相对论?这是一个让很多人感到困惑的问题。

实际上,要弄明白这个问题,关键在于弄明白宇宙膨胀的一个要点——宇宙膨胀并不是宇宙在空间中膨胀,而是空间本身在膨胀。

而相对论中所谓的光速是宇宙中最快速度,指的是物体在宇宙空间中的运动速度无法超越光速。

也就是说,相对论中的光速限制对宇宙空间本身的膨胀而言是无效的,宇宙空间的超光速膨胀并不违反相对论。尤其是在暴涨时期,宇宙的膨胀速度达到了不可思议的程度——宇宙空间几乎一瞬间就在线性尺度上至少膨胀了10的26次方倍。

所以,尽管宇宙才诞生138亿年,但空间本身的超光速膨胀使得可观测宇宙的直径高达920亿光年。

若要问宇宙空间的膨胀为什么能超光速,最好的答案或许是——The universe itself can do whatever the hell it wants to do !翻译过来就是宇宙他妈想干嘛就干嘛!


三体迷


根据普朗克卫星对于宇宙微波背景辐射的最新研究来看,宇宙的年龄是13.799 ± 0.021 x 10^9年,也就是137.99± 0.21亿年;至于可观测宇宙的直径是930亿年。这里稍微解释一下可观测宇宙,意思是人类理论上可以看到的宇宙的大小,它其实只是宇宙的一部分。之所以看不到无限远,在于我们是通过电磁波、引力波、中微子等来观测的,它们有速度上限那就是光速,而光走过的距离等于光速*时间。宇宙年龄就那么大,因此,我们也只能看到一定的范围。

按照狭义相对论的基本假设:光速不变原理。我们通过简单的推导就可以知道:物质、信息、能量的运动速度是不可超过光速的。

那问题就来了,为什么可观测宇宙的半径138亿光年,直径276亿光年,而是直径930亿光年呢?

如果,我们要归纳总结一下这个问题,大概可以归纳成两个因素:

  1. 宇宙空间的膨胀
  2. 引力波、中微子的观测

宇宙空间的膨胀

我们都知道,目前对于宇宙起源的主流理论是大爆炸理论

大爆炸之后,宇宙的空间迅速的膨胀起来,这种膨胀效应一直持续到如今,尤其是在距今45亿年前,膨胀非但没有减速,反倒开始加速膨胀了。

这里,我们要深刻理解的是“空间的膨胀”。什么是“空间的膨胀”呢?

它实际上并不指物质、信息、能量的运动速度,而纯粹是空间在动。具体该如何理解呢?

我们可以来举个简单的例子,假设你有一个气球,这个气球上有一个个小点,我们可以把这些小点看成是宇宙中的星系,而气球表面就是宇宙空间。这时候你逐渐去吹气球,你就会发现,随着气球的膨胀,小点之间的距离也在增大,也就是说,宇宙空间在膨胀,这其实并不是星系在移动,同时星系之间的距离在变大。

为了方便理解,我们可以再现象一个场景,假设你站在一个地方,周围以你为圆心建了一个个机场的直行梯,这个梯子的移动方向沿着直径远离你的,电梯上有一个个的人。这时候,我们可以把你现象成“银河系”,把在电梯上的其他人想象成“其他星系”,这时候电梯启动,你会发现,即使其他人不动,他们也在远离你,这电梯的移动就类似于宇宙空间的膨胀。

知道了这些,我们就很容易下这么一个结论,那就是宇宙的膨胀是各个部位的空间都在变大,因此,所有的星系看到其他星系都在远离自己。

所以,由于宇宙膨胀效应的存在,我们能看到的尺度其实是会拓宽的。为什么这么说呢?

要知道,我们观测是利用电磁波的传递的,可能宇宙大爆炸初期离我们很近的星系发出的光,由于宇宙膨胀的问题,导致它要比原本到达的时间更晚一些到。

所以,我们可观测范围其实要带上宇宙膨胀效应,通过理论模型一计算,就会发现我们能够观测到的理论值是直径922亿光年。

可能你要问了,不是说好的930亿光年么?那8光年哪里去了?其实这都怪:光的穿透力不行

引力波、中微子的观测

上文我们也说到,所谓的观测其实是利用电磁波(光)观测。但问题来了,宇宙大爆炸初期,整个宇宙就是一锅粒子汤,光子也混在其中,跌跌撞撞,一直没办法穿透出来。一直到了宇宙大爆炸之后38万年,光子才从当中穿越出来,在宇宙中开始传播。

也就是说,刚才说到的观测范围其实是从宇宙大爆炸之后38万年开始的,一直到现在。但是如果加上那38万年,其实我们理论上能够观测到的范围就会更大一些。但是电磁波是指望不上了,还能靠啥呢?

也就是不会被这锅粒子汤束缚住的东西,目前我们已知的有引力波和中微子,可能还会有暗物质。

所以,对于原初引力波和原初中微子的观测,可以进一步扩大我们的观测尺度,当然,引力波的传播速度是光速,而中微子则是低于光速的,它们也同样需要考虑宇宙空间的膨胀效应,计算下来,这38万年足够引力波传递4亿光年的,换算到直径上,也就是8亿光年,加上之前的922亿光年,我们就可以得到可观测宇宙是930亿光年了。

最后,我们来总结一下,可观测宇宙的直径是930亿光年,这主要是因为宇宙空间膨胀效应的存在,使得通过电磁波我们理论上可观测到的范围可以达到922光年,但是电磁波是从宇宙大爆炸之后38万年才开始传播的,而我们通过引力波还能够看得更远,能够额外多提供8光年的尺度,所以加起来是930亿光年。


钟铭聊科学


简单说,这是时间与空间两个概念。光年是距离单位,年是时间单位,这两者不矛盾。这个问题就像在问:我的身高是2米,为什么我能活100岁?如果把光年这个单位换成常见的米,就没有这个疑惑了!



2019.9.19更新如下:

题目的疑惑点在于:

宇宙诞生140亿年,从诞生开始,就有一束光在走,它也只能走140光年的距离,为什么我们说宇宙可观测范围是920亿光年,这不是意味着超过光速了吗?不是说全宇宙光速最快且不可能超越吗?

实际原理很复杂,涉及很多专业名词,有兴趣的可以看这个链接,http://m.sohu.com/a/155397897_735420。

这里,我们引用一个例子简单的说一下。

假设我们在吹一个大气球,已经有直径1米左右了,气球上一个点因膨胀向外移动的速度是3cm/s,恰好气球上有一个蚂蚁在爬,蚂蚁爬的速度是4cm/s,蚂蚁自身的爬行速度是固定的,但是,从我们观察测量的角度分析,蚂蚁的移动速度大致可以认为是5cm/s。可以看出,3cm/s、4cm/s都没超过4cm/s,但是我们观测的结果却是5cm/s。

换到题目的情况

光速相当于是气球上蚂蚁的速度,本身是不变的,但是宇宙从大爆炸后,就是不断膨胀的,相当于例子说的气球吹气变大,宇宙大爆炸至今是140亿年,光速只走了这么久,但是在加上宇宙膨胀的距离,就能解释为什么宇宙可以观测920亿光年了。虽然,从我们观测者角度看,好像有超光速的现象,实际上只是观测问题,光速还是没变,也没有超光速的情况。

至于我们是怎么判断920亿光年距离的,这就要提到红移量。

红移量是我们谈论宇宙尺度、星体距离时,唯一能够明确的测量值。通过测量红移量,然后根据理论公式计算,得出相应的宇宙距离,在上文的链接里也有解释。

总的来说,很多问题还是值得深入仔细思考的,不能简单的看表面。


分享到:


相關文章: