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  • 1 # 開心小魚

    問答裡很多關於宇宙膨脹,大爆炸的提問和回答了,言必大爆炸,論必宇宙膨脹,談宇宙必930億光年直徑,已經說的很詳細了,我就不贅言做基本介紹了。

    可觀測宇宙:指最大可以觀測到的宇宙範圍,包含了現在已觀測的部分,和未來可觀測到的部分。

    已觀測宇宙:我們已經可以觀測到的宇宙

    未觀測宇宙:這裡指將來可以觀測,現在還沒觀測到的宇宙

    可觀測宇宙的範圍,會被極遠處超越光速的膨脹速度限制在一個極限尺度,超越光速遠離我們的宇宙空間永遠不能被觀測到。目前可觀測宇宙的範圍是一個直徑930億光年的球形宇宙區域,將來隨著共動距離的增加,可觀測宇宙的範圍將會變得越來越大。半徑630億光年,這是極限尺度,直徑1260光年的可觀測宇宙直徑。

    目前人類透過美國哈勃太空光學望遠鏡和中國天眼射電望遠鏡,可以接收到距離地球131~135億光年的光子和電磁波。這就是目前已觀測宇宙的範圍,一個以地球為質心,半徑約135億光年的球形範圍。

    138億年前,宇宙誕生後即開始膨脹。由於光速恆定,在宇宙膨脹初期,距離地球極遙遠星體所發出的光子,現在還未到達地球。在未來,隨著時間的流逝,它們會逐漸到達地球,那麼我們已觀測宇宙的範圍會逐漸的變大。未觀測宇宙的範圍會相對縮小一些,但不會改變可觀測宇宙的尺度。

    930億直徑的可觀測宇宙尺度,如何得來。

    我們之所以能夠觀測到遠達130多億光年的距離,都是望遠鏡被動接收到傳播至地球位置的光子和電磁訊號。實際上,我們現在觀測到的距離,已經接近了宇宙的物理極限。

    宇宙誕生後38萬年,隨著膨脹的持續發生,宇宙空間逐漸變大,物質之間不再緊密相連,光子有了可以飛行的空間,宇宙第一縷光出現,光子開始了它們永恆的奔跑。今天用射電望遠鏡觀測浩瀚星空,無處不在的微波背景輻射就是它們。

    光行距離 固有距離 共動距離

    直到和物質相撞,否則它們會永遠奔跑直到宇宙結束。我們能觀測到最遠的光子就是138億光年減去38萬光年,因為光子只有這麼多的奔跑時間。那麼可觀測宇宙的距離是不是D=ct,光速乘以138億年呢?

    不是,因為有宇宙膨脹。宇宙學中的距離,有很多定義,以上我們說的距離稱之為光行距離,顧名思義,就是光行走的距離。很直觀。我們用光譜分析所見光,會發現譜線向遠離我們的紅端移動,各星體之間在互相增大距離。這種互相退行的現象,稱之為“紅移”。

    進一步的觀測和計算可以表明,遠離速度隨著距離的增加而疊加,距離越遠,退行速度越快。每增加300萬光年,退行速度增加約70公里/秒,稱為“哈勃常數”。那麼在距離地球約144億光年之外的距離上,宇宙膨脹的速度超越了光速。由於空間無限,速度無限疊加。

    宇宙膨脹是觀測大尺度宇宙結構必須要考慮的因素,通常在觀測太陽系,銀河系這些相對距離較近的星系,是忽略宇宙膨脹因子影響的。300萬光年,70公里/秒的退行速度,這跨度遠遠超過銀河系直徑20萬光年的距離,在近距離範圍內影響因子遠遠小於各星體間互相的萬有引力,潮汐力,星系質心的牽引等等因素。

    月球,太陽的確因為宇宙膨脹而每年遠離我們的幾釐米數值,但都是無需去計算的微小變數。宇宙學一般在上億光年的尺度上,才會引入膨脹因子計算。

    因為膨脹在無所不刻發生,當我們在同一宇宙時間測得的兩個星體之間的距離,才是真實物理距離,這個距離,叫固有距離。固有距離隨時間變化而增大。如果宇宙是靜止的,那麼光行距離D=ct,就等於真實距離。但是不是。光子在飛行途中,路在不斷的拉長,因此光行距離不能代表真實距離。

    為使星系,星體的位置相對固定,需要統一時間座標系,設定一個時間座標,固有距離乘以尺度因子(通常用紅移引數),隨著宇宙膨脹而一起膨脹的距離,稱為共動距離。共動距離相對不變。通常以今天為時間座標,那麼在今天,固有距離=共動距離。在未來,固有距離>共動距離。

    舉例說明:兩個星體,在宇宙年齡25億年的時候,相距50億光年。A星向B星發出一束光,由於宇宙不斷膨脹,B星在不斷遠離A星,結果這束光用了130億年,直到宇宙年齡155億年的時候,才到達了B星。而這時兩個星系相距已經200億光年,而B星看到的光還是距離只有25億光年時發出的光。從B星看來,光發出的時候固有距離50億光年,到達的時候固有距離200億光年,光行距離130億光年 。(以上引數隨意設定,沒有計算)

    窮盡千里目 更上一層樓

    什麼時候能看到極限尺度呢?還要幾百億年,每過一億年,擴大一億光年的可觀測範圍。現在我們看到的很多遙遠宇宙的星體,看見即是永別。勸君更飲一杯酒,西出陽關無故人。

    465億光年的可觀測宇宙,是共動距離的半徑,是理論測算的一個區域半徑。並不是望遠鏡可以看到飛行465億光年的光子,那不可能,超越宇宙的年齡了。這個距離,由宇宙膨脹而產生,和整個宇宙的大小沒有一點關係,可觀測宇宙之外是什麼,當然還是宇宙。和無盡的時空相比,這一小片未來人類所能看到的區域,什麼也不算。

    有些文章把930億光年直徑認為是宇宙的大小,那是基本概念沒有搞清楚。

    有新聞報道距離地球最遠300多億光年的編號XXXX的星球被發現(具體詳細數值不想查了,意義不大),是光行距離換算成固有距離來報道,也就是現在真實距離地球的距離。而當時它的固有距離,可能距離地球只有千萬光年,所以被我們的望遠鏡俘獲了它的光子。

    我們被關在一個大籠子裡

    大爆炸之後幾乎同時,引力波和中微子已經產生,它們比光早飛行了38萬年。中微子望遠鏡已經在執行,將來,用它們作為探測手段,我們可以看的更遠一些。但遠不了多少。138億年,是個絕對不可跨越的時間限制。也即是說,未來,我們所見會遇到絕對的極限。除非,科技的爆發可以突破光速的限制,否則,人類對宇宙的所知就永遠被限制在直徑1300億光年的球形區域內。

  • 2 # 小杰80164096

    宇宙在膨脹的過程中不斷有新天體誕生。

    宇宙的膨脹不是無限的。

    膨脹的同時也有收縮。

    宇宙天體的數量在增加。

    我們觀測的天體範圍在增大。

  • 3 # AAA大唐電纜寧翔

    首先你得明白是怎樣膨脹,以什麼方式膨脹?膨脹的最小單位是多少?如果膨脹的最小單位大於人類觀測範圍,那麼就不會變小

  • 4 # 高地122

    相反。

    宇宙膨脹大於光速後,人類永遠也不知道被觀測物體真實位置。就比如超音速,你到音源位置找音源物是找不到的。但並不是說你聽不到聲音。

  • 5 # 清明的星空

    按照現在的宇宙模型,宇宙在誕生之初有過一段暴脹的時期,這是早期宇宙空間本身的膨脹速度遠遠超過光速的一個過程。

    這個暴脹時期持續的時間非常短,從大爆炸後10^-36秒開始,持續到大爆炸後10^-33至10^-32秒之間。在這遠遠小於1秒的時間裡,宇宙的半徑至少增大了10^26倍,半徑的增大僅是線性尺度上的增長,如果換算成體積的話,那麼還得再加上個立方。這相當於一粒一毫米大小的沙粒瞬間增大到直徑約1000萬光年大小的體積。

    這個暴脹期結束之後,宇宙依然繼續膨脹,但膨脹的速度降低很多,開始了標準模型的大爆炸過程。

    暴脹結束後的138億年,就是我們所知的宇宙。在理論上,我們的宇宙的未來可能會有三種情況,但依據現在的觀測證據,表明我們的宇宙還在加速膨脹,而宇宙加速膨脹最直接的證據就是發現遙遠的星系以及類星體的紅移現象,簡單的說就是我們觀測到遙遠星系發出的光線光譜的譜線朝紅端移動了一段距離,即波長變長、頻率降低,這就是由於那些遙遠星系遠離我們造成的,並且其紅移量與距離成正比關係,就是說距離我們越遙遠的星系其退行速度(遠離我們的速度)就越快,從而表明我們的宇宙在加速膨脹。

    除了遙遠天體這個直接證據,在過去的十幾年中,科學家也從宇宙微波背景輻射,宇宙的大尺度結構,宇宙的年齡,對於超新星更精確的觀測量以及星系團的X射線性質等各個方面的獨立觀測中,同樣證實了這個宇宙正在加速膨脹這個事實。

    既然宇宙在加速膨脹,那麼就意味著我們能夠觀測到的宇宙是有限的,因為人類目前所有的觀測都是在光速限定的範圍之內。

    從理論上講,可觀測宇宙之外的東西將永遠不會被我們看到,透過不同的方法確定宇宙的膨脹速度是有誤差的,這些誤差主要是集中在對哈勃常數的確定上,因為哈勃常數的確定直接關係著可視宇宙邊緣的退行速度。同時也關係到我們可觀測宇宙“視界”的大小。目前,最新測量的哈勃常數為73.52±1.62 (km/s)/Mpc,按照這個數值,我們現在可觀測宇宙的體積半徑約為460億光年,就是說在460億光年之外的天體,其退行速度已經超過光速,那裡宇宙“膨脹”的速度相對於我們來說依然是以超光速“暴脹”的,所以460億光年之外的天體發出的光或者資訊永遠也不會被我們接收到。

    目前,科學家推測,我們可觀測宇宙只佔真實宇宙的一小部分,宇宙誕生以來,其體積半徑已經超過800億光年,並且隨著時間的推移,宇宙會變得越來越大,但我們能夠看到的部分卻越來越小。這是因為在大尺度上,隨著宇宙體積的增大,星系之間的距離也在加速遠離,會有越來越多的星系加速“逃出”我們可觀測宇宙的“視界”之外,這就造成了雖然人類探索宇宙的範圍越來越廣,但實際上我們能夠看到的部分卻變得越來越小,因為我們探索觀測宇宙的速度似永遠跟不上宇宙膨脹的速度,現在一些我們能夠觀測到的星系空間,隨著宇宙的加速膨脹,在遙遠的未來將永遠消失在我們視野中。

    如果加速膨脹的宇宙是永恆的,則我們可觀測宇宙的範圍將會變得越來越小,也許,在未來的百億年後,人類可觀測宇宙的大小會限定在幾千萬光年的範圍之內,再往“遠方”望去,只是無盡的黑暗,直到宇宙的終結。

  • 6 # 宇宙科學室

    為何月球會以每年3.8釐米的距離遠離地球?原因就是宇宙膨脹。宇宙的膨脹導致各天體之間的距離每年都在增加,只是這種微弱的距離一般不容易發現,還是要利用微小放大法才能比較明顯的看出來!

    “宇宙膨脹”是一個學說,但其卻有理論支撐,“宇宙學紅移”是其最有力的證據

    1929年,美國的一位天文學家提出了“宇宙膨脹”的學說。“宇宙大爆炸”理論認為,在距今150億年前的時間,宇宙是由一個體積無限小,但能量和質量卻很大的“粒子”產生爆炸後形成的。而自從“大爆炸”結束後,我們所能看到的宇宙就一直在發生膨脹。

    其實“宇宙膨脹”並不會將我們可觀測宇宙的範圍變得越來越小,只能說“宇宙膨脹”它的作用將我們人類所能觀測到最遠的天體的距離擴大了。由於“宇宙膨脹”,各天體之間,各星系之間的距離都在緩慢增加,在這樣的條件下,原本比較密集的星群,星雲,星系都會逐漸變得稀疏,就像你在手中握一些珠子,然後你將珠子往地下丟去,在珠子掉在地上反彈之後,它們的距離會因為反彈而逐漸增加,從而變得特別稀疏。

    按照“宇宙大爆炸”學說,可觀測宇宙的不斷膨脹,會使天體以及星系之間的距離逐漸增加並且高速原來,在未來的某一天,可觀測宇宙中的宇宙物質會變得越來越稀疏,密度越來越小,最終我們所存在的“宇宙”就會變得“空空蕩蕩”,但並不會將可觀測宇宙的範圍變得越來越小,只能說可觀測宇宙中的宇宙物質變得稀疏了,人類曾經所能觀測到的最遠的天體或者星系群在那時看不到了,而這也只是因為“宇宙膨脹”將其與太陽系之間的宇宙距離變得更加遠。

    在現在的科學界,有一個證據能夠支援宇宙膨脹,那就是“紅移現象”,“紅移現象”有三種類別,分別是多普勒紅移,引力紅移以及宇宙學紅移,而第三者“宇宙學紅移”就是宇宙膨脹的一個有力證據。“宇宙膨脹”使天體發出的光波被拉長,而透過探測,這個被拉長的光波會在光譜中“變紅”,由此被稱為宇宙學紅移。

    同理,如果宇宙在收縮,那麼天體發出的光波將被縮短,這個光波就會在光譜中“變藍”,也就是藍移。但是透過天文學家的觀測,幾乎所探測到的天體都在產生光波拉長現象,也就是“紅移現象”,這也間接的證明了宇宙膨脹。

  • 7 # 陳昌海12

    宇宙膨脹代表著宇宙溫高於邊緣外的溫才能膨脹的,熱脹冷縮是天生自然的先決條件,任何物質都離不開熱脹冷縮的溫差效應,我們的大宇宙也是在溫差效應進行中,才有宇宙膨脹之現象,也代表著星系的間隙的擴大,視覺遠離。

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