科學探索:宇宙到底有多大
發(fā)布時間:2021-04-15
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科學探索:宇宙到底有多大

關(guān)于宇宙的誕生,目前科學界的主流解釋是宇宙大爆炸說。也就是我們的宇宙始于一個密度無限大、能量無限高、體積無限小的奇點,從奇點爆炸那一刻起,時間、空間以及我們的宇宙才開始工作。至今,宇宙已經(jīng)走過了將近140億年,邊界仍在擴大。

宇宙到底有多大

科學家繪制的宇宙微波背景輻射全圖

那么宇宙到底有多大呢?

首先宇宙可能是無限大的。因為根據(jù)廣義相對論,宇宙空間中的一些區(qū)域的“膨脹速度”可能會大于光速。同樣根據(jù)哈勃定律推論以及觀測到的紅移現(xiàn)象,宇宙中的邊緣區(qū)域是以光速或超光速的速度在持續(xù)膨脹。因此,討論宇宙有多大的問題,變得不可能。

宇宙到底有多大

“紅移”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是宇宙大爆炸說的有力證據(jù)之一

但是,雖然宇宙邊界無法確定,但是人類可觀測的宇宙范圍確是一個相對確定的數(shù)值,被定義為宇宙視界,直徑大概是930億光年。通俗來講,宇宙視界指地球上能接收的宇宙電磁波傳來的最大范圍。超過這一范圍,光線達不到地球,永遠不會被觀測到。

宇宙到底有多大

“宇宙視界”范圍想象圖

怎么計算出來的呢?根據(jù)廣義相對論,宇宙中有些區(qū)域的膨脹速度大于光速,也就是說這個區(qū)域的物質(zhì)延伸,比光信號的到達還要快。根據(jù)哈勃定律和紅移現(xiàn)象,這些以超光速膨脹的區(qū)域,我們永遠不可見,根據(jù)根據(jù)“弗里德曼方程”結(jié)合“威爾金森微波各向異性探測器” (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)多年的探測數(shù)據(jù)來計算,這個可見范圍的半徑大概是465億光年,也就是直徑930億光年左右。

宇宙到底有多大

“弗里德曼方程”是廣義相對論框架下描述空間上均一且各向同性的膨脹宇宙模型的一組方程

超出這個范圍,我們什么也看不到。


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