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1 # 退相干
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2 # 海螺008
宇宙的可觀測尺度,直徑930億光年的球形空間
我們的宇宙有137億年,所以,至少能看到137億光年遠的地方。但是宇宙是膨脹的,當年137億光年遠的天體,光走了137億年來到地球,但它自己卻已經不在137億光年遠的位置了,它後退了,現在已經在距離我們460億光年的位置。
所以,我們能觀察的宇宙空間是直徑930億光年的球形空間。可觀測宇宙是下圖效果
那麼460億光年距離是怎麼來的呢?用光譜的紅移推算出來的。
各種原子有自己的光譜譜線,這是它的指紋,永遠不變。但是由於與地球又相對速度,它在多普勒效應下,會有紅移和藍移。觀察光譜譜線,能夠知道光已經紅移還是藍移。
常用的譜線,主要是氫原子的,但科學家也會用其他原子的譜線驗證。
紅移公式為 e^z=v/c(z+1)+1
其中:e 為自然對數底數
z 為紅移
c 為光速
v 為宇宙間的星體退行速度
然後根據哈勃定律,宇宙膨脹,距離我們越遠,膨脹速度相對我們越快,紅移就越大,於是從紅移能知道光源的位置。
哈勃定律( Hubble"s law ):Vf = Hc * D
其中:Vf:Velocity ( Far Away ) 遠離速率 單位:km / s
Hc:Hubble"s Constant 哈勃常數 單位:km / (s·Mpc)
D:Distance 相對地球的距離 單位:Mpc 百萬秒差距,1秒差距=3.2616光年
宇宙的極限尺度由於光錐的關係,我們看不到460億光年以外的事情,但看不到不等於不存在。那麼我們的宇宙實際有多大呢?現在推算認為,至少各個方向還有十多個460億光年距離。
不過光錐是不可突破的,所以,在460億光年以外的宇宙也與我們沒關係,而且以後也不會有關係。
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3 # 窺探宇宙
紅移測量
我們平常也可感受到當汽車鳴笛接近我們時聲音尖銳,遠離我們時聲音低沉,那是因為接近時波被壓縮每秒進入耳朵聲波多,遠離時波被拉伸進入耳朵聲波少。那麼由於宇宙在膨脹,星系都在遠離我們,並且距離我們越遙遠的星系遠離的速度越快,光是一種電磁波,對於它而言,波長變長意味著向波譜中的紅光波段靠近, 星系遠離我們的速度越快,其波長的拉昇程度越明顯,在光譜中的表現便偏向紅端,被稱作紅移。那麼基於哈勃定律,可以發現,星系距離我們越遠,它們光譜中表 現出的紅移量也會越大,哈勃指出天體紅移與距離有關:Z = H*d /c,式中Z為紅移量;c為光速;d為距離;H為哈勃常數。根據這個定律,只要測出河外星系譜線的紅移量Z,便可算出星系的距離D。用譜線紅移法可以測定遠達百億光年計的距離,今天在太空軌道執行的哈勃望遠鏡已可以測出相當遙遠天體的紅移值(從而算出退行速度),只要知道哈勃定律中的距離與退行速度之比(哈勃常數),就可定出距離
珠穆朗瑪峰的高度是透過數學公式計算出來的,但在計算前,必須掌握一些已知的條件。那麼,宇宙的直徑呢?我們掌握了哪些已知的條件?計算的具體過程是什麼樣子?很好奇。
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我們所熟知的宇宙“直徑”是指人類根據可觀測的宇宙微波輻射圖來估算出的人類可見的最大視限,這是根據大型射電天文望遠鏡結合哈勃理論而得出的結論。