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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:
L=光速/膨胀速度×百万秒差距=145.61亿光年
在这个距离以外,宇宙膨胀速度超过光速。
但这仍然没有完全解决我们的问题,下面我们简单说说宇宙的诞生于膨胀过程
宇宙诞生与膨胀的过程
在宇宙诞生的第一刻,也就是第一个普朗克时间(10^-43S)之后,引力分离
10^-36S,强作用力分离
之后是宇宙的暴胀时期,宇宙在10^-33S之内膨胀了10^26倍
10^-12S,电磁力和弱力分离,四种基本作用力诞生
10^-6S,夸克在强作用力下诞生质子和中子
3分钟时,太初核聚变结束,宇宙中诞生了氢原子核,氦原子核以及少量的锂原子核等,但此时温度极高,电子还在游离状态。
37.9万年时,宇宙温度逐渐下降到原子核可以电子结合在一起形成原子。光子脱耦,大爆炸时诞生的光子在等离子“浓汤”中乱窜的时代结束,开始在宇宙中传播。
其实这些光我们现在都还能看到,就是传说中的宇宙微波背景辐射,宇宙的膨胀已经将这些可见光波段直接频移到微波波段,宇宙微波背景辐射就是大爆炸的余辉。
在这里我们要理解一个事情,从时间上来看,宇宙微波背景辐射实在大爆炸以后37.9万年,也就是138亿年-37.9万年,但它今天的位置已经在距离461亿光年外,那为什么我们现在还能看到它呢?请注意,这是它在宇宙诞生37.9万年时发出的光,它现在发出的光,我们要138亿年-37.9万年才能看到。
简单的一句话理解,我们看到越是遥远的天体,就越是古老!
换个思维方式,理论上只要我们的设备额足够先进,我们就能看到宇宙的大爆炸时代,上文我们说了宇宙微波背景辐射在461亿光年外,距离宇宙大爆炸只有37.9万年的时间,换算成距离大概是4200万光年,经过漫长时间的膨胀,现在这个距离已经扩大到了4亿光年!
那么我们有手段穿透这个光子在等离子浓汤中乱窜的时代吗?答案是显而易见的,就是技术上实施起来有些困难
1、大爆炸时代遗留的中微子
2、原初引力波探测
和宇宙微波背景辐射一样,宇宙大爆炸时代也遗留了中微子,尽管中微子速度比光速略低,但它的退耦时间更早,大约在宇宙大爆炸后1秒发生,因此从宇宙大爆炸的过程来看,中微子比微波背景辐射携带的信息更久远,一下子来到了宇宙大爆炸一秒钟之后。
而原初引力波则理论上可以直达大爆炸的第一个普朗克时间,因为在宇宙的诞生的10^-43S之后,引力就已经分离出来,它对时空的扰动可以直达现代宇宙。不过宇宙大爆炸时代的引力波的波长高达10光年级别,LIGO探测到的引力波几百到几千千米而已,所以要继续努力哦。
因此加上原初引力波的探测,我们理论课探测去距离为合计(461+4)×2=930亿光年,就像一个人年龄和身高并没有绝对关系一样,这个问题的原因是宇宙的膨胀,而在1998年对遥远星系的Ia型超新星爆发观测,宇宙的膨胀在宇宙诞生90亿年的时候就就开始了,也就是距今大约45-47亿年前。
回答于 2019-09-11 08:43:50
宇宙的年龄一直以来都“非常善变”,如今最精确的宇宙年龄是2013年欧航局普朗克卫星测定的138.2亿年,而可观测宇宙的直径则是930亿光年
也就是说在138.2亿年前宇宙中所有的物质包括组成我们每个人的物质都还是“你中有我我中有你”的状态,然后忽然来了一次大爆炸就产生了时间和空间以及物质,这便是目前人类关于宇宙起源解释的最好的“宇宙大爆炸”理论。
历史上的宇宙大爆炸直到埃德温.哈勃确定了宇宙空间处于膨胀之中后才正式变成主流理论,甚至于爱因斯坦也跑到哈勃工作的威尔逊山天文台亲眼确认“宇宙正在膨胀”这一事实。
然而很多人都不理解为什么宇宙只有138.2亿年的“年龄”,却有着“直径930亿光年”可观测宇宙的“体积”?
其实这个问题其实都算不上问题,宇宙138.2亿年却有着直径930亿光年的“可观测体积”与“小明今年14岁却已经1米8”相比完全没有什么不同之处。
从科学角度来说,可观测宇宙“930亿光年直径”其实是由宇宙空间超光速膨胀引起的,这种空间本身的膨胀带来的后果就是空间内天体距离的不断增加。
爱因斯坦的狭义相对论规定的只是空间内有静止质量的物体不能达到光速,而对于空间本身却没有什么限制,因此宇宙空间超光速膨胀并不能说明爱因斯坦错了。
准确的说我们的远就好像一个正在膨胀的面包,而天体就是面包上的葡萄干,面包越大葡萄干之间的距离自然也会越大,因此才会出现“138.2亿年的宇宙拥有930亿光年直径的可观测体积”这种事。
回答于 2019-09-11 08:43:50
由于没有什么物质能超越光速,而宇宙又是诞生于138亿年前的大爆炸,宇宙的直径理应不会超过276亿光年,而为什么可观测的宇宙直径却达到了920亿光年呢?
为了解答这样一个问题,先来打个形象的比方。你站在路上拍一张照片,是一条很长很长的马路,长到你在大晴天都没法看到马路的尽头。
这是一条非常特殊的马路
那么考虑这样一种景象,在你精确1米的前方有站一位人,后方精确1米处也是站着一位人,同样的每个人的前后方向1米处都站着一位人,沿着这条马路无限排开。
这里又来想象下这条道路是这样的:
想象下道路是不断的向两边膨胀扩张,你可以看到你旁边的人逐渐离开你,但是他们不是行走或移动,他们是站在原地不动,是由于道路在向前延伸扩张的缘故。
让我们把你称为人0,你前面的人称为人1,后面的称为人-1,之后以此类推,这样就类似于数学上的数轴:
现在,以你为中心,当人1看起来似乎是远离你(即人0),这只是由于你与他之间空间的膨胀导致的。人1虽然是在远离你,但你是否看到人1和人2有接近到一起了吗?
人1和人2之间经历的是相同的空间膨胀,就如同你(人0)和人1一样的。实际上,所有站在路上的人都经历了一样的膨胀过程。那么经过一次每个间隔空间1米的膨胀,现在每个人的位置膨胀到距离原来2米远的地方,当然这个过程人都是站在原地不动,只是马路在膨胀而已。
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