宇宙年龄只有140多亿年,宽度却有920亿光年,这不是一个明显的悖论吗?

吴谋


题主出的问题确实存在一些谬误,即不了解以目前科学理论认为,静止质量非零物质的移动速度受光速限制,而空间膨胀速度不受光速限制。所以目前可观测宇宙的宽度大于宇宙寿命以光速膨胀所能达到的最远距离很容易解释。

首先,在爆炸瞬间的普朗克时间内,宇宙“可能”就已经有几百亿光年那么宽了。然后,宇宙还以光速的数倍速度加速膨胀了140多亿年,于是,就有了目前人类“观测”到的960亿光年的“可观测宽度”。

我之所以对“可能”、“观测”等词打引号,是由于题主这个问题引申出的另一个问题:怎么观测到960亿光年外的光信息的?

其实,包括宇宙大爆炸理论本身都只是诸多宇宙模型中的一个,只是解释宇宙起因比较贴近观测数据而已,并不一定是真相。但在天文观测上,很多是靠理论、数学来推测的,而不是靠实际观测数据得出的。这就是我想说的题主引发的另一个问题。即使目前的理论能够解释宇宙膨胀大于960亿光年,那你960亿光年外的星光理论上也要花960亿年才能传到地球(因为这是光传递,不是宇宙膨胀,所以受光速限制),那地球怎么可能现在就能观测到那些光信息(或其它能量信号)?观测不到,又怎么知道那里有宇宙物质?

所以我认为,一切都是推测,而不是观测出来的。


非亦乐乎


光速是个极限,任何速度超不过。按照宇宙大爆炸学说,宇宙是一个奇点爆炸产生,宇宙物质的扩散速度应该不超过光速。所以,如果宇宙年龄140亿年,那么按光速扩散的宇宙边界不应超过140亿光年。


走过童年的河


这并不是悖论,而是宇宙膨胀的结果。

首先按照大爆炸宇宙模型,我们宇宙的年龄大约为138亿年,并不是题目所说的140多亿(这个数据是很久前的了,已经过时),其次所谓的920亿光年的宽度,指的是可观测宇宙的直径,这是一个球状宇宙,以地球为中心,毕竟从名称也可以看出,是以观测为前提的。

我们知道宇宙膨胀已经成为了一个可观测的事实,正是如此,才导致了宇宙年龄138亿岁,而可观测的半径达到了460亿光年(即920亿光年直径)。

在宇宙诞生初期,大约38万年左右,第一批能够自由传播的光子出来了,也就是咱们现在所说的宇宙背景辐射,按照道理说,因为宇宙年龄不过138亿岁,因此这些光子走过的距离也应当是对应的光年,但因为宇宙膨胀的关系,当初的光源也在跟着空间移动。

可以想象这幅画面,光子在往前跑,而光源却因为宇宙膨胀在往后退,于是当138亿年过去了,光子被地球人接收,而当初的光源现在却距离地球约460亿光年。

那么可观测宇宙之外又是什么呢?很简单,还是宇宙,不过我们并不能观测到。但按照宇宙学原理来说,可观测宇宙实际上有无数个,宇宙空间任意一点都可以作为可观测宇宙的中心,并且看到的宇宙在大尺度上是相同的。

综上所述,宇宙年龄138亿岁,而可观测宇宙的直径却有920亿光年,并非悖论,而正是由于宇宙膨胀导致的。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


年是时间,光年是距离,别以为只有你懂。但宇宙是从原点爆炸扩张,时间上最多扩张140亿年。此时,在光速为最快的情况下,宇宙的边界距离为280亿光年。故,题主提出疑问…何来的920亿光年距离?

讽刺说题主的人,请好好审题!


玉林麽麽茶


首先,光速是宇宙中最快的速度这句话是正确的,至少是当代科学界的共识,有人总说你怎么知道没有比光更快的速度,这是抬杠,每一项科学结论只要在理论上成立,实验上证实,就可以作为科学研究的依据,并成为大家探讨问题的基础和前提,否则,只会陷入桃谷六仙般的夹缠不清当中。

其次,光速是最快的速度不假,但不是最快的现象,这两个概念一定要搞清楚。举个很简单的例子,阳光照射到冥王星需要4-6个小时(按轨道位置不同),但我的念头只要一闪就到了。这就需要区分,这个算不算速度,答案是不算,因为你不能传递任何信息。能否传递信息,是区别速度和现象的重要依据。

最后,光速最快不假,宇宙的宽度大于140亿光年也不假,因为一种是速度,一种是现象。哈勃太空望远镜观测到,宇宙正处于膨胀状态,且距离我们越远的星系,其退行的速度越大,而只要距离我们超过4300万秒差距的星系,离开我们的速度就已经超过了光速,我们看到的他们,也只是亿万年前的影像,他们注定要消失在我们的视野,宇宙也终将陷入一个个宇宙孤岛的局面,所以,《三体》中才有“光锥之内即命运”的说法。

所以,如果对这个说法还无法理解的朋友,可以去买一本汪洁老师的《时间的形状——相对论史话》耐心仔细看看,毕竟这种比较深奥涉及知识较多的问题,不是靠今日头条这种茶馆聊天式的媒体能够搞清楚的。

最后,奉劝年轻的朋友,玩手机刷头条有暇,也要多看看书哟。


玉郎江枫21044727


觉得你不应该被冠以文化领域创作啥的,一个是时间单位,一个是长度单位


镜花水月明镜止水


其实这并不是什么悖论,而是题主误解了宇宙大爆炸和相对论。

宇宙的年龄和大小

根据宇宙大爆炸理论,宇宙目前的年龄约为138亿年。宇宙最初从一个无限小的奇点膨胀而来,目前的宽度可达930亿光年。由此可见,宇宙的膨胀速度已经远超光速。

但相对论又指出,有质量物体的运动速度不可能超光速,而膨胀宇宙中的星系退行速度肯定超过了光速,这是一个明显的悖论吗?究竟是相对论错了,还是宇宙大爆炸理论错了呢?

事实上,哪个理论都没有错,并不存在悖论。而且宇宙实际宽度远超930亿光年,宇宙之大超乎想象。即便宇宙膨胀速度远快于光速,也不会与相对论矛盾。

宇宙膨胀究竟是怎么回事?

奇点最初并不是在空无一物的空间中,宇宙最初没有空间。随着时间的推移,宇宙不断膨胀,空间自身变得越来越大,宇宙膨胀其实是空间结构自身在不断增长和扩张。

空间结构在每一处都会膨胀,导致空间中的星系会被互相拉开,星系之间被迫互相远离而去。并且远离速度会随着距离的增加而变大,因为距离越远,空间在单位时间内扩张得越多。

关于空间膨胀现象,我们可以通过气球来简单解释。如果我们不考虑气球的内部和外部,把气球表面视作空间结构。在气球表面上画一些点,以此表示星系。假设当气球膨胀时,每过一秒,原来1米的距离会变为2米。

随着气球的膨胀,表面上的每个点都会远离其他点。如果A点与B点之间相距1米,那么,1秒后,它们相距2米,它们之间互相远离的速度为1米/秒。如果A点与C点之间相距2米,那么,1秒后,它们相距4米,它们之间互相远离的速度为2米/秒。以此类推,当两个点之间的距离达到30万千米时,那么,1秒后,它们相距60万千米,它们之间互相远离的速度为30万千米/秒,这已经超光速了(真空光速为299792458米/秒)。

虽然气球上的点本身并没有动,但气球膨胀会让点与点之间的距离逐渐变远。只要两个点的距离足够远,它们就会以超光速远离彼此。

宇宙膨胀可以超光速,不受相对论限制

宇宙膨胀也类似于此,星系超光速退行是由空间本身膨胀所致,而空间的超光速膨胀不会受到包括相对论在内的任何理论的限制。因为空间不是物质,也不是能量,空间能以任意速度膨胀。根据目前的哈勃常数来计算,只要目前宇宙中星系之间的距离超过140亿光年,由于它们之间空间的快速膨胀,它们之间互相远离的速度就会超过光速。

正因为如此,即便宇宙才诞生了138亿年,但宇宙的半径能够远超138亿光年。另外,直径为930亿光年是可观测宇宙的大小,这是我们在地球上所能看到的宇宙范围。因为空间在超光速膨胀,而宇宙的存在时间和光速都是有限的,所以我们只能看到有限大小的宇宙。据估计,宇宙的实际宽度可能高达数十万亿光年,还有更大的宇宙是我们目前所无法观测到的。


火星一号


我不是学习物理的,但也喜欢考虑这个问题。我一直有一个猜想(也许早有理论,也许是空想),就是宇宙爆炸是物质是低能量态到高能量态的过程,爆炸中心是提供能量的源泉。也许不可视宇宙比可视宇宙大得多,大爆炸的能量使物质跃迁到可视状态,有了今天的可感知的宇宙。就像透明的空气,我们感知不到,但有了白雾,就感知到了。光速是可感知宇宙最快的,但在不可感知宇宙中,低能量态物依然受宇宙爆炸(或宇宙爆炸前就己进行)影响进行能量传递(挤压),到达一定能量值,也会有可感知高能量物质产生,形成物质(星系)。好比水面上,投一个石子,水波动了附近的树叶(大爆炸直接产生的星系),也会传波动了远方的树叶(通过低能量物质传递累加产生的星系)。所以,除了膨胀的原因,或许存在低能量物质经过能量累加跃迁的情况,由于能量(大爆炸和压力)中心相同,呈现相同的运动状态,所以,宇宙的产生,不一定都是从爆炸点光速传递的,也有能量传递后,在旦某些点跃迁产生的。个人愚见,见笑。


枫凌


宇宙年龄只有140多亿年,宽度却有920亿光年,这不是一个明显的悖论吗?还真不是。

地球来源于138亿年前奇点的大爆炸,在极短的时间内向外喷发出无比巨大质量的物质和能量,逐渐形成了宇宙空间和组成宇宙的各种星体。上世纪20年代,美国天文学家哈勃通过长期天文观测,发现距离地球越远的星系,它们发出电磁辐射形成的可见光谱线,向红端移动的幅度就会越大,由此提出了星系距离与红移成正比的哈勃定律,证实了宇宙在逐渐膨胀的事实,目前宇宙膨胀理论已经成为天文界的主流观点。

至于宇宙膨胀的驱动力到底为何,多年来科学家们始终找不到合理解释。后来越来越意识到,肯定有我们观测不到的物质和能量,在推动宇宙星系做出现有物理理论解释不了的运动特征,宇宙膨胀就是其一。其中,暗物质只提供引力作用,推动星体及星际物质逐渐靠拢聚集。而暗能量提供“排斥力”,推动宇宙整体向外膨胀。



借助于ΛCDM冷暗物质模型,和普朗克卫星测得的一些天文参数,人们对通过哈勃常数计算出的宇宙年龄进行了修正,最终结果为137.7—138.1亿年之间,这就是宇宙自诞生之日到现在的年龄。

科学家们在计算哈勃常数时,是通过计算百万秒差距(即326万光年)处,星系远离我们的速度约为每秒67.8公里,把这个常量定义为哈勃常数。再通过计算,在可观测宇宙范围的半径465亿光年处,宇宙目标星系远离我们的速度达到了光速的3倍多。

宇宙的膨胀其实是空间的膨胀,从地球或者其它固定的地方作为观测点,远处的膨胀就会带有累积性。几千万年前可以到达地球的光,由于宇宙的膨胀,光达到地球的路程就会不断加大,从而使所需要的时间变长。目前可观测宇宙的边界为以地球为圆心半径465亿光年,根据科学家测算结果,其实那个地方最早发出的光,是距离地球4200万光年处发出的,本来光4200万年可以走完的路,最终需要465亿年。

不知道小伙伴们明白了吗?宇宙的年龄和可观测宇宙范围有一定联系,但从数值代表的含义看也有区别,根源就在于宇宙的膨胀。至于可观测宇宙之外是什么,还是宇宙,因为边缘宇宙扩张速度已经远远大于光速,理论上我们或许永远不能知道它的样子了。


优美生态环境保卫者


这个提问深度还挺大,随便想一下是无法解答的。

一般人第一眼看到提问就自以为是的想到了光年和年,是2个不同的单位,完全没有好好审题,下面是我转载的解释…:

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。


分享到:


相關文章: