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为何宇宙年龄是138亿年，直径却为920亿光年？
宇宙,光速,星系为何宇宙年龄是138亿年，直径却为920亿光年？
发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：
天体距离我们那么远，科学家又是如何知道是空间在膨胀，而非星系在相互远离？
哈勃通过星系的光谱发现河外星系在远离我们。哈勃发现河外星系的光谱线会向红端移动，距离越远的星系红移量越大，这被称之为宇宙学红移。之所以会产生红移，就是因为空间的膨胀把光波拉长了。
产生这种红移现象的原因是空间膨胀而不是星系远离造成的。
有三种原因可以产生光谱红移现象，包括多普勒红移、宇宙学红移和引力红移。多普勒红移是由于观察者和光源的相互远离而产生的；宇宙学红移是由于空间的膨胀产生的；引力红移是受引力源作用而产生的，需要黑洞级别的引力源才能产生明显的红移现象。在较近的区域内，由于星系的视运动较明显，多普勒红移与宇宙学红移很难区分开来，只有在相当遥远的距离（上亿光年以上）上才能区别这两者所引起的谱线差异。
正是因为以上发现，才证明了宇宙空间在膨胀，而不是星系在远离。我们并不处于宇宙中心，在任何位置观测得出的结论都是星系之间在相互远离，而我们所看到的这种现象正是宇宙空间的膨胀造成的。
为什么星系内部察觉不到宇宙膨胀这种现象？
那是因为在几百万光年以内的小尺度范围内，引力的作用强度远大于迫使空间膨胀的力量，只有在大尺度范围内才能看见天体之间在相互远离。
正因为如此，星系内部才观察不到宇宙在膨胀，星系也正是在引力的作用下才维持稳定的。虽然宇宙在膨胀，但仙女座与银河系正在引力的作用下相互靠近，据科学家预测，在30多亿年之后，仙女座星系和银河系将会发生碰撞融合，形成一个更大的星系。
为什么可观测宇宙的直径有930亿光年？
最早的光从宇宙诞生之初就开始传播，光以光速在宇宙中传播了138亿年才到达了我们的眼中，正是因为空间的超光速膨胀，才使光仅用一百多亿年的时间就走完了几百亿光年的路程。按照大爆炸理论模型计算，在电磁波范围内可观测宇宙的直径有922亿光年。
根据大爆炸理论，在宇宙诞生之初的38万年时间里，宇宙间还是一片混沌，物质的密度很大，光也不能自由的传播。这意味着这段时间内的情况用光是观察不了的。即使这么短的时间，宇宙就已经膨胀了8亿光年，因为当时宇宙正处于暴涨时期。要想观察到这段时间内的情况就需要用到引力波。
如图所示，天体之间的引力作用在空间中激起涟漪，形成引力波，并向远方传去。
那么合计起来可观测宇宙的直径就是930亿光年了。算上不可观测的部分，宇宙的实际大小肯定比这个还要大很多。
如果未来宇宙继续加速膨胀，那么总有一天，星系之间将会变得非常遥远，以至于附近其它星系的光永远也不能被我们所观测到，宇宙将会变成一片黑暗和死寂。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
简单说，因为宇宙一直在超光速膨胀，所以宇宙的直径会达到920亿光年，而宇宙年龄只有138亿年！
按照相对论的观点，光速不可超越，宇宙138亿年的时间即使以光速膨胀，直径也只有138亿光年，但实际直径远远超过138亿光年！
实际上，光速不可超越爱你不是绝对的，是有前提的，这个前提就是任何具有静质量或者携带信息的物体都无法超越光速，言外之意，只要不是这两点都可以尽情地超越光速！
而宇宙膨胀实际上就是空间的膨胀，虚空的衍生，空间膨胀本身不传递任何信息，所以可以超光速膨胀，这种超光速主要体现在更大尺度，比如星系之间，甚至星系团之间，小范围内比如我们的地球和太阳系很难体现出来，还是引力占据统治地位！
具体是如何膨胀的呢？举个形象的例子，有三个人，甲乙丙，乙以10米每秒的速度远离甲，丙以10米每秒的速度远离乙（同一个方向），那么丙远离甲的速度就是20米每秒，而且人数越多，最后一个人远离第一个人的速度就越快！
当然这只是一个形象的理解方式，现实中我恩无法做到如此的运动方式，但空间的膨胀确实可以做到！所以可以超越光速很多倍！
回答于 2019-09-11 08:43:50
宇宙的年龄是138亿年，为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年？
宇宙的年龄到底是多少年在这问题上并不重要，而且138亿年这个数字非常准确了，在这里就不纠正了，吃瓜群众好奇的是宇宙中速度最高的不过是光速而已，即使以光速膨胀也不过是276亿光年而已，怎么会跑出930亿光年的距离呢？而且表现宇宙膨胀速度的哈勃常数不过67.15千米/秒，都还没有帕克卫星环绕太阳的近日点速度高，天文学家是不是搞错了？
哈勃常数的正确理解
相信很多朋友并不能准确理解哈勃常数的真正含义，上文中的哈勃常数格式符合我们一般的理解方式，比如大部分高速公路上最高限速120千米/小时，但这个方式来表示宇宙膨胀是有误的，哈勃常数的标准格式是：
67.15 (km/s)/Mpc
这个格式看起来怪怪的，前面都认识，但在千米每秒后为什么还有一个Mpc，这个参数非常重要，在宇宙中，不确定尺度的条件下形容某个天体那就是流氓，比如太阳在太阳系中是最大的，但在银河系中也就是数千亿颗恒星而已，连8.6光年外的天狼星都比它大。
而这个Mpc呢，表示的是百万秒差距，秒差距又是什么意思呢？在地球的视角上，以地球公转轨道的平均半径为底边建立的一个三角形，当顶角是一秒时对应的距离即为一秒差距，这个距离大约是3.26156光年，一般都取值3.26光年。百万秒差距即326万光年
哈勃常数的真正含义是宇宙在每隔326万光年的距离上，膨胀速度增加67.15千米/秒，上不封顶。请注意“上不封顶”这个关键词，我们下文会单独说明
光速的局限
我们都已宇宙中最高的速度来形容光速，其实并没有毛病，迈克尔逊莫雷实验中证明光速不随任何参考系改变，而通过爱因斯坦的狭义相对论我们可以推导出物质与信息以及能量的运动速度不可能超过光速
但空间膨胀这个特殊的速度与距离增加却不在狭义相对论的几个效应范围内，因为它既不传递信息，也不传送物质，更不是能量的运动，因此在空间膨胀这个特殊的宇宙现象上并不能套用光速不可超越的理论，而是会由于空间膨胀的效果而改变，因为空间膨胀可以无限叠加，唯一差别是空间是否够大。我们来简单计算下即可知道，假如按67.15千米/秒/Mpc的速度来计算，宇宙大约在哪里会超过光速。
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