為何宇宙年齡138億年 直徑卻是920億光年?
我們現在看到的宇宙微波背景輻射,可以被認為是最早的光,是137億年前發出的,稍微做一些修正可以作為宇宙的年齡。
但是要注意,宇宙在膨脹 。我們說的距離,是同一時刻兩個物體之間的距離。一艘船開過,10秒鐘後你在岸上看到水波,你不能說船此時距離你10波秒,這是刻舟求劍。460億光年就是考慮宇宙膨脹,修正後的距離 。那個距離的天體發出光子的時候,離我們應該是4200萬光年。
描述宇宙膨脹的哈勃定理中的距離是現在的距離 。130億年前的哈勃常數肯定很不一樣,這個隨時間的變化也要考慮進去。
關於超光速,這的確是偽超光速現象的一種。如果使用修正後的距離,很多星體遠超光速遠離我們。現在推斷大爆炸初期膨脹速度更加誇張。
相對論中的速度是局域概念,不適用於大尺度 。要計算大尺度的速度,需要測量局域的速度(滿足相對論,不會超光速),然後加上宇宙膨漲的速度。這樣算出來的光速都不一定是常數了。
嚴格的說,所謂宇宙膨脹,膨脹的是宇宙本身的測度,而不是星體的遠離。靠譜的想像可以是一個正在被吹大的氣球表面的點,他們本身沒怎麼動,但是因為其載體的膨脹而互相遠離。
因此討論位置、速度、時間等概念,不能只考慮局部,忽略宇宙大尺度的結構和變化。
通俗解釋:
這是一條非常非常長的路,即便是在沒有霧霾的時候,你也根本無法看到底。在路的兩邊,每隔1米站著一個人。
接下來,想像一下路膨脹了!然後你會看到兩邊的人都在迅速的遠離你,然而並不因為他們自己移動了,而是他們腳下的路伸長了!
讓我們假設你是0號人,你的左邊是-1號,-2號·····你的右邊是1號,2號····
試著問自己:如果1號人遠離0號人也就是你,那麼是否意味著1號人離2號人越來越近了呢?
不是的,1號人和2號人之間的空間也經歷了同樣的膨脹!而這就說明,現在的1號人離你2米(之前離你1米),2號人離你4米(之前離你2米),同樣的也適用於-1號人和-2號人等等,最遠的7號人離你有14米之多(之前離你7米)。
對於1號人:2-1=1米,2號人:4-2=2米,7號人:14-7=7米
也就是說,離你越遠的人,他們跟你距離的增益越大,為方便理解,可以簡單記為空間膨脹的速率越大。
現在你正在這樣的奇怪的路上開著車,你明確的知道自己的目的地在哪,可是隨著旅程的進行,你突然發現,卧槽,怎麼開不完了,路越來越多。
而且更為可怕的是,之前還在你前面的車子,突然無法看見了,無論你以多大的速度去追趕,你都看不到了,因為你車下的路在不斷膨脹!
因為宇宙的空間無處不在的膨脹,在138億年前發射出光線的物質早已遠離我們而去(注意我們上面車子的類比),實在是遠的不能再遠了(遠大於460億光年):
但是,由於我們之間的空間也在不斷膨脹(注意上面0號小人的類比),當我們之間的空間膨脹到可以看到138億年前物體發射出的光時:
這時以我們為中心到以我們能看到的最遠的物質的距離為半徑做一個球體:
叫做particle horizon(粒子視界),或者叫做可視化宇宙,可觀測宇宙,而這個半徑就是460億光年,直徑是930億光年:
可觀測宇宙(observable universe)
是一個以觀測者作為中心的球體空間,小得足以讓觀測者觀測到該範圍內的物體,也就是說物體發出的光有足夠時間到達觀測者。對宇宙年齡最精確的估計是137.98±0.37 億年。但由於宇宙的膨脹,可觀測宇宙的半徑並不是固定的138億光年,人類所觀測的古老天體當前的距離比起其原先的位置要遙遠得多(以固有距離(proper distance)來衡量,固有距離在現在的時點和同移距離是相等的)。現在推測可觀測宇宙半徑約為460億光年,直徑約為930億光年。根據宇宙學原理,從任何方向到可觀測宇宙邊緣的距離大致是相等
老道·ID:nb9006
你想看什麼?外星人?神秘?靈異?
(想看啥就留言噢,老道可是很善解人意的嘞)
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