我们能看到的宇宙有多大,将来,我们可以看得更远吗

太阳系包括了奥尔特星云的直径是2光年,旅行者一号是人类飞的最远的飞行器。飞行了42年,距离地球212亿公里。要飞出太阳系,还需要飞3万年。之后才能进入银河系。

银河系直径20万光年,包含了4000亿颗和太阳一样的恒星。总质量是太阳系质量的1.5万亿倍。

我们能看到的宇宙有多大,将来,我们可以看得更远吗

银河系全景图

银河系和相邻的仙女星系、麦哲伦星云等50个星系组成了本星系群。本星系群直径大约1000万光年。

本星系群和周围的100个星系组成了直径约为1.1亿光年的室女座超星系团。

室女座超星系团、长蛇座超星系团、半人马座超星系团等10万个星系组成了范围5.2亿光年的拉尼亚凯亚超星系团。

拉尼亚凯亚隶属于双鱼-鲸鱼座超星系团复合体。尺度大约是10亿光年长,1亿5千万光年宽。

武仙-北冕座长城 由包括双鱼-鲸鱼座超星系团复合体在内的,无数星系集群组成的巨大超结构,延伸超过100亿光年。是可观测宇宙中已知最巨大的结构。

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到这里,以地球为参考系,光要飞100亿年。这有多远呢?太阳寿命还是有50亿年,光速出发,飞到一半太阳寿命都到了,在这之前,太阳末期的红巨星状态会让地球九死一生。人类如果没有进化到极高科技水平,只有一波被太阳全部带走的命运了。

人类最远可以看到什么位置呢?能看到这里,甚至还超过了一些。美国的哈勃,中国的天眼,探测的距离远达134~137亿光年。哈勃是镜头被动接收到这些遥远星系飞奔而来的光子。天眼是被动接收到它们产生的电磁波。

正是因为超级望远镜的存在,人类才能够以地球为中心,绘制一幅局部宇宙地图。这幅地图,会随着时间的向后推移,不断的扩大。因为在未来,更遥远处的光子和电磁信号,给它们足够的时间,还会陆续到达地球。

但这个扩大范围,并不能无穷远。因为宇宙空间的不断膨胀造成了距离我们越远的地方,远离我们的速度越快。距离每增加300万光年,退行速度增加71公里/秒。到了一定的距离,叠加的空间膨胀速度超过了光速的运动速度。如果一个星系离我们的距离极度遥远,那么它发出的光我们就永远无法收到。现在我们接收到距离我们465亿光年的信号,在星系作为光源发出之时,距离我们只有4200万光年。

这意味着武仙-北冕座长城之外,未来我们观测到的极限是一个以地球为中心,半径465亿光年的球形宇宙。称做可观测宇宙。

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可观测宇宙照片不好看,比这张差远了

这像是一道道锁链,将人类层层锁住。用第一宇宙速度锁住进入太空的脚步。而到了太阳系,锁链由速度换成了时间,锁住了人类走出太阳系的能力。进入银河系,20万光年的跨度让人类在极长的未来内无法走出银河系。而本星系群1000万光年,则彻底断绝了人类用速度进行星际远征的可能。

随后的一个接一个更大的星系,更象是用尽浑身力气接住了一个大箱子,没想到下一个箱子要大百倍千倍。而到了本星系群,一锤定音。好比用手一指运箱子的万吨轮船“把它背到仓库去”。室女座就不用说了。

对光来说,多远的距离都无所谓,都是瞬时到达。飞出太阳系和飞出可观测宇宙都是瞬间,用的时间都一样,出发即到达。哪怕宇宙一头到另外一头,一样瞬时,没有任何区别。

质速关系式告诉我们,光速无法达到,哪怕接近光速质量都大的无法承受。除非静止质量等于零。而超光速,只能是科幻小说里幻想的一种运动速度。光已经是宇宙最快的速度了,时间的静止决定了距离也不存在。何来超呢?时间倒流吗?今天出发上个星期到目的地了。上飞船大叔,因为飞的太快,下飞船婴儿?

这个宇宙,还是有宇宙规律的。1+1等于2,不会等于零。零即是没有,不存在。放在那个星球会不存在呢?这是数学规律。时间是单向流逝的,静止就是停止状态,在我们这个三维宇宙没有倒流的可能,要看祖母年轻的模样,需要去四维空间时间是变量轴的世界里。质能守恒定律,相对论等等,不光人类需要遵守这些规律,外星人也一样,同一片天空,同一个宇宙,这是贯穿宇宙的因果律。聊的远了,收。

看来,用速度去探险,恐怕耗尽地球的一生50亿年,都走不出这半径465亿光年的大球了。但是,一定会有办法,人类会走出这个保育球,去遨游宇宙。

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可观测宇宙只是基于目前人类的科学认知而定,并不是宇宙大小的尺度。星系发光,是各向同性的散发。一个位于可观测宇宙边缘的星系所发出的光子,既有向可观测宇宙内飞来的,也有背向可观测宇宙远去的。在没有目的地的飞行中,一路狂奔,直到在浩瀚空旷的宇宙中与物质发生碰撞。

可观测宇宙之外,还是一样的宇宙,没有任何的变化。依旧浩瀚无垠,无边无际,一重重的星系,一片片的星空。千万不要试图去看,那会视觉疲劳的。一辈子在看一部电影,无聊不。好不容易进入冰冻休眠个几千年,醒来还在放这部电影。目前各种研究文献对真实宇宙的大小,只有不同流派的各种理论性质的猜测。数据就不列举了,因为没有可靠性。

有没有办法可以看的更远呢?有。

粒子间的各种弱相互作用会产生一种基本粒子,叫中微子。体积非常小,小的中微子体积只有电子的百万分之一。质量非常轻,以接近光速的速度运动,只参与非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。因为非常难以探测,号称宇宙隐身人。1956年才第一次发现。这些特性可以让它毫无阻碍的穿透行星甚至恒星。非常适合用来探测深空为宇宙星空图画像。

2010年,全球最大的中微子望远镜,美国冰立方中微子望远镜在南极竣工使用。这是一个可以扩展我们已知极限的望远镜,在未来,一定会把可观测宇宙的尺度再次放大。

一步一步,会有一天,人类会成为宇宙的主人,虽然我等不到了,但是我充满信心

我们能看到的宇宙有多大,将来,我们可以看得更远吗

冰立方天文台实景


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