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宇宙137億年前誕生,但為何如今宇宙半徑達450億光年?

科學家們通過大量的觀察證實,宇宙擴張速度是非常快的,其速度遠超光速。很多人覺得宇宙大爆炸以後超過光速膨脹這個事實是一件重要的事情,如果你選兩個相距很遠的點,你總能發現又一個點以超光速遠離另一個點。

原因很簡單,因為他們之間的空間膨脹了,所以我們的宇宙從最初到現在一直都以超光速膨脹,但這不是違反了愛因斯坦狹義相對論中的沒有任何東西可以超過光速了嗎?實際上沒有,相對論中所說的沒有任何東西可以超光速穿越空間,但這並不阻礙空間本身的膨脹超過光速。

哈勃在20世紀20年代觀測了天空,引領著我們發現了宇宙在膨脹,他看的地方越遠,那個地方的物體就以越快的速度遠離我們。想像一個很遠的點,以光速為平均速度遠離我們,我們在任何方向,同樣距離的地方都會有這麼一個點,這就可以形成一個球體,我們稱之為「哈勃球」。

所有球體之外的東西都在以超光速遠離我們,而常識告訴我們,我們將永遠無法看到從這些物體發出的光,因為他們以超光速遠離我們。

但實際上這又是不對的,我們能看見這些物體。換一個角度,想像一個處在哈勃球外的星系,它在以超光速往外移動,從我們的角度來看它處在太空中一個非常空曠的區域,所以任何朝我們這個方向發射過來的光線都會隨時間離我們越來越遠。

但是實際上由於宇宙的加速膨脹,我們的哈勃球也在變大,如果哈勃球變大的速度比光遠離的速度還要快,在某個點光線就可以從哈勃球體外的區域進入哈勃球,於是光線就可以慢慢追上我們,最終被我們所發現,所以就算那些星系已經超出了哈勃球,我們還是可以看得到的。

實際上,所有我們收到的來自宇宙誕生後五十億年內的光子,它們都來自於現在相對我們來說移動的比光還快的區域。那些發出光線的物體一直以來都再以超光速遠離我們,但是它們發出的光進入了哈勃球,然後又有足夠的時間到我們這裡。

所以我們能看到的宇宙,實際上比哈勃球要大的多,但又受限於粒子視界,這是基於光線從宇宙最初到達地球所需要的時間,也就是137億年前。如今由於宇宙一直在擴張,而且擴張速度也一直在加速,物體都在137億光年之外了。

我們的可視宇宙半徑大約450億光年,這個巨大的空間里有許多的東西我們能看到。而137億年前,所有這個空間里的東西和所有空間外我們見不到,所有東西都被壓縮成一個無限小的點,我們稱之為「奇點」。

如果宇宙是有限的,那麼這個說法就是對的,但是如果宇宙是無限大的,看起來也是這樣,那它就一直都是無限大的,這樣一來到處都在發生大爆炸。但是如果宇宙從一開始就是無限大的,那麼它又在往什麼地方擴張呢?或者它哪裡也不用擴張,它可以在自身里擴張,這就是無限大的特點,我們永遠無法跑出去!

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