人類對宇宙的認識經歷了漫長而曲折的過程,在古代人類視野範圍很小,以為看到的就是真實的,於是產生了“地平說”、“地心說”、“日心說”這些現在看起來非常荒謬的理論,並且還為這些理論的正確與否爭得你死我活,從20世紀50年代開始,人類航天技術獲得空前發展,對宇宙的認識才有了一定的加深,原來我們一直踩著的、看起去非常平坦的地面竟然是彎曲的;地球不是宇宙中心,太陽也不是,甚至銀河系都不是宇宙中心,宇宙中心在哪裡成為一個新的謎團,雖然人類已經解開了很多古代未解開的謎團,但是一些新的謎團又接踵而來,人類發現宇宙中似乎存在永遠解不完的謎團。
地心說想象圖
現在人類面臨的謎團只不過是把古代的謎團升級了一下,變成了現代難以解釋的升級版謎團,就比如宇宙中心這個問題,古代認為地球、太陽是宇宙中心,現在知道它們不是了,可是依然沒有找到宇宙中心在哪裡這個核心答案,而且除了宇宙中心在哪裡這個謎團以外,人類還發現很多大謎團,包括宇宙有沒有外星人、宇宙有多大、宇宙是怎麼誕生的、宇宙未來何去何從、宇宙邊界在哪裡......眾多謎團讓人類感到剪不斷理還亂。
宇宙存在數不清的天體
不過人類發現這個謎團是相互關聯的,也就是說只要解開這些大謎團中的一個,其他謎團也會得到答案,就比如解開宇宙有多大這個謎團,那麼就可以解開宇宙有沒有外星人、宇宙邊界在哪裡、甚至還可以解開宇宙是如何誕生的、宇宙未來命運如何這些相關聯的謎團,因此人類把這種謎團稱為宇宙終極謎團,而“宇宙到底有多大”就是其中一個終極謎團,由於宇宙有多大是終極謎團,因此人類一直在尋找宇宙有多大的答案,對於宇宙有多大,目前人類已經得出了三個答案,分別是360億光年、930億光年、2520億光年,為什麼會出現三個答案呢,這三個答案又是怎麼來的呢?
旅行者1號是人類目前飛行距離最遠的飛行器,距離地球220億公里
首先來說說180億光年這個答案,180光年之所以被認為是宇宙邊界,是因為這個範圍是從地球出發,人造飛行物所能夠達到最遠的距離,也就是人類即使掌握了光速飛行,最遠也就只能飛180億光年,不能再遠了,為什麼呢?因為宇宙在膨脹啊,由於宇宙在膨脹,180億光年外的宇宙空間在不斷加速遠離,而且是超光速遠離,這些宇宙空間遠離的速度比光速飛船的飛行速度還要快,因此光速飛船永遠無法追上以超光速膨脹的宇宙空間,根據科學家計算,在可觀測的宇宙部分,94%的天體遠離的速度超過光速,因此有人把180億光年定義為宇宙邊界,也就是半徑,由於180億光年半徑,因此可以計算出直徑為360億光年,也就是宇宙大小為360億光年。
人類繪製的可觀測宇宙全景圖
再來說說465億光年是怎麼回事,465光年就是人類可觀測宇宙區域了,這個很好理解,就是人類使用太空望遠鏡能夠觀測到最遠距離發出光的那部分宇宙區域,目前這個距離是465億光年,由此推算可觀測宇宙半徑為465億光年,直徑為930億光年,930億光年就是可觀測宇宙的大小。很多人疑惑,宇宙年齡才137億光年,怎麼宇宙半徑比宇宙年齡還大3倍,按理說宇宙光發出最遠距離是138億光年,怎麼算的465億光年?同樣是宇宙膨脹在作祟,宇宙膨脹無形中讓天體多飛了一段距離,最遠天體本來在138億光年處發出光被人類看到,可是宇宙在超光速膨脹,硬是把宇宙最遠天體膨脹到465億光年處,所以人類看到的最遠的光是465億光年,這就是宇宙半徑,也就是宇宙邊界可能在465億光年附近。
可觀測宇宙之外就是不可觀測的宇宙部分
最後再來說說2520億光年是怎麼回事,我們知道宇宙分為可觀測宇宙和不可觀測宇宙,不可觀測宇宙就是宇宙膨脹到光都無法觀測到的宇宙區域,科學家估計這部分割槽域大小為比可觀測宇宙區域還要大,大概為2520億光年,那麼科學家是如何計算得2520億光年的呢?
計算公式如下:
可觀測宇宙直徑:930億光年,半徑為465億光年
球體積計算公式: V球=(4/3)πr^3, r為球半徑
可以計算出宇宙的體積:V可見宇宙=(4/3)πr^3=(4/3)π465^3=410423159
科學家發現宇宙可見物質的品質佔宇宙總品質的5%,其餘95%物質是暗物質。
宇宙總體積:V宇宙總體積=V可見宇宙/5%=8208463180
宇宙總體積近似可見宇宙體積的20倍
由以上計算出宇宙總直徑:2520億光年,半徑約1260億光年。