關於宇宙大小的測算,我們要搞清楚兩個概念。我們常說的宇宙其實是整個宇宙,而我們實際能看到的宇宙的範圍叫做可觀測宇宙。這兩個宇宙是兩碼事,它們的關係大概可以這麼理解,可觀測宇宙是整個宇宙的一小部分。
而宇宙的大小和可觀測宇宙的大小其實完全兩碼事,它門背後的邏輯也完全不同。那具體是咋回事呢?我們來一個個講一講,先從小的可觀測說起。
上世紀20年代,著名的天文學家哈勃發現,星系在發生紅移的現象,後來經過分析,我們可以得出這麼一個結論:星系都在離我們遠去,而根本原因是宇宙的空間在發生膨脹。
那膨脹會如何呢?
這要從我們觀測天體說起,我們的觀測手段其實運用到的是原理也很簡單,其實就是遠處的星光到達地球,然後被地球的探測器捕捉到。這和我們平時看東西,實際上是東西反射光或者發光,光子進入我們的眼球是一個道理。
而按照目前的主流理論,我們知道宇宙誕生於138億年前,起源於一次大爆炸。
大爆炸之後,宇宙空間迅速地發生了一次劇烈的膨脹,這被我們稱為大暴脹。而大暴脹之後,開始減速膨脹一直持續到距今45億年前,宇宙中的暗能量開始佔據主導地位,宇宙開始加速膨脹。
於是,原本我們可以接收到的是138億年光年遠的物體發出的光,現在由於膨脹相應的存在,我們可以看到更遠的光。
(這裡要補充一下,我們其實看到的這個光可能是在很久以前距離我們不算遠的天體出發的光,但由於膨脹效應的存在,使得這個發出光的天體在我們觀測到它的光時,它已經距離我們很遠很遠了。)
如果把膨脹效應考慮進入,那我們理論上最遠可以接收到461億光年遠的光。但是光其實是在宇宙38萬歲時才開始在宇宙中傳播的,而宇宙的前38萬年到底是什麼,我們沒辦法透過光得知,不過,我們可以用引力波或者中微子來了解,宇宙把這38萬年也考慮進入,我們就可以得到理論上能看到的最遠距離是465億光年,而這個也就是可觀測宇宙的半徑。
(同樣要補充的是,這是我們理論上能看到的,實際上,由於各種客觀原因的存在,目前我們看到最遠的是現在距離我們320億光年的天體。)
瞭解完了可觀測宇宙,那宇宙呢?
實際上,這問題一直困擾著科學家。不過,好在科學家也找到了辦法,這辦法說白了就是觀測宇宙的形狀。如果我們從大尺度上看宇宙,我們就會發現宇宙其實是特別均勻的,似乎處處都一樣,這就有點像我們在高空看森林,就是一大片綠。
但如果你僅僅盯著一處去看,放大了看,你會發現,每一處都還有一些不同。
所以,我們說宇宙在大尺度上是均勻的。根據最新的普朗克衛星發回的觀測資料,科學家也確認了這一點,宇宙在千分之六的精度上是平坦的,不彎曲的。(也就是下面第二種情況)
那基於這樣的結果,我們能得到宇宙大機率是無限大的,也就是無邊無界的。但現在是無限大,並不意味著未來也是,那未來宇宙的發展會是如何呢?
科學家透過廣義相對論以及對於宇宙平坦性的觀測結果,得出了宇宙存在一個臨界密度,這個密度大概是0.9×10^(-29)g/cm^3。這大概是啥水平呢?也就是一立方米中只有一個氫原子的水平。如果宇宙的實際密度大於臨界密度,那宇宙就會減速膨脹,然後開始加速收縮。如果宇宙的實際密度小於或者等於臨界密度,那宇宙就會膨脹或者加速膨脹。
我們其實還可以從普朗克衛星發回的資料,也就是那種大名鼎鼎的宇宙微波背景輻射當中,得到一個非常重要的資料,那就是宇宙的實際密度,目前測到的資料經過一系列的計算就發現,宇宙的實際密度是小於臨界密度的,也就是說,宇宙的現在加速膨脹,而且是基於平坦的宇宙在加速膨脹。
最後,我們來總結一下,可觀測宇宙的直徑是930億光年;而宇宙是無限大的,並且按照目前的觀測和理論來看,宇宙正在加速膨脹的。
關於宇宙大小的測算,我們要搞清楚兩個概念。我們常說的宇宙其實是整個宇宙,而我們實際能看到的宇宙的範圍叫做可觀測宇宙。這兩個宇宙是兩碼事,它們的關係大概可以這麼理解,可觀測宇宙是整個宇宙的一小部分。
而宇宙的大小和可觀測宇宙的大小其實完全兩碼事,它門背後的邏輯也完全不同。那具體是咋回事呢?我們來一個個講一講,先從小的可觀測說起。
可觀測宇宙上世紀20年代,著名的天文學家哈勃發現,星系在發生紅移的現象,後來經過分析,我們可以得出這麼一個結論:星系都在離我們遠去,而根本原因是宇宙的空間在發生膨脹。
那膨脹會如何呢?
這要從我們觀測天體說起,我們的觀測手段其實運用到的是原理也很簡單,其實就是遠處的星光到達地球,然後被地球的探測器捕捉到。這和我們平時看東西,實際上是東西反射光或者發光,光子進入我們的眼球是一個道理。
而按照目前的主流理論,我們知道宇宙誕生於138億年前,起源於一次大爆炸。
大爆炸之後,宇宙空間迅速地發生了一次劇烈的膨脹,這被我們稱為大暴脹。而大暴脹之後,開始減速膨脹一直持續到距今45億年前,宇宙中的暗能量開始佔據主導地位,宇宙開始加速膨脹。
於是,原本我們可以接收到的是138億年光年遠的物體發出的光,現在由於膨脹相應的存在,我們可以看到更遠的光。
(這裡要補充一下,我們其實看到的這個光可能是在很久以前距離我們不算遠的天體出發的光,但由於膨脹效應的存在,使得這個發出光的天體在我們觀測到它的光時,它已經距離我們很遠很遠了。)
如果把膨脹效應考慮進入,那我們理論上最遠可以接收到461億光年遠的光。但是光其實是在宇宙38萬歲時才開始在宇宙中傳播的,而宇宙的前38萬年到底是什麼,我們沒辦法透過光得知,不過,我們可以用引力波或者中微子來了解,宇宙把這38萬年也考慮進入,我們就可以得到理論上能看到的最遠距離是465億光年,而這個也就是可觀測宇宙的半徑。
(同樣要補充的是,這是我們理論上能看到的,實際上,由於各種客觀原因的存在,目前我們看到最遠的是現在距離我們320億光年的天體。)
宇宙瞭解完了可觀測宇宙,那宇宙呢?
實際上,這問題一直困擾著科學家。不過,好在科學家也找到了辦法,這辦法說白了就是觀測宇宙的形狀。如果我們從大尺度上看宇宙,我們就會發現宇宙其實是特別均勻的,似乎處處都一樣,這就有點像我們在高空看森林,就是一大片綠。
但如果你僅僅盯著一處去看,放大了看,你會發現,每一處都還有一些不同。
所以,我們說宇宙在大尺度上是均勻的。根據最新的普朗克衛星發回的觀測資料,科學家也確認了這一點,宇宙在千分之六的精度上是平坦的,不彎曲的。(也就是下面第二種情況)
那基於這樣的結果,我們能得到宇宙大機率是無限大的,也就是無邊無界的。但現在是無限大,並不意味著未來也是,那未來宇宙的發展會是如何呢?
科學家透過廣義相對論以及對於宇宙平坦性的觀測結果,得出了宇宙存在一個臨界密度,這個密度大概是0.9×10^(-29)g/cm^3。這大概是啥水平呢?也就是一立方米中只有一個氫原子的水平。如果宇宙的實際密度大於臨界密度,那宇宙就會減速膨脹,然後開始加速收縮。如果宇宙的實際密度小於或者等於臨界密度,那宇宙就會膨脹或者加速膨脹。
我們其實還可以從普朗克衛星發回的資料,也就是那種大名鼎鼎的宇宙微波背景輻射當中,得到一個非常重要的資料,那就是宇宙的實際密度,目前測到的資料經過一系列的計算就發現,宇宙的實際密度是小於臨界密度的,也就是說,宇宙的現在加速膨脹,而且是基於平坦的宇宙在加速膨脹。
最後,我們來總結一下,可觀測宇宙的直徑是930億光年;而宇宙是無限大的,並且按照目前的觀測和理論來看,宇宙正在加速膨脹的。