如果站在宇宙邊緣,能看見138億年前的宇宙大爆炸嗎?

2021-01-13 火星科普

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按照目前的主流宇宙學理論,我們的宇宙有一個時間開端,距今已有138億年。當時,一個無窮小的時空奇點發生大爆炸,由此創生出時間和空間,並產生了宇宙中的所有能量和物質。

另一方面,我們能夠看到宇宙中的各種天體和宇宙事件,是因為那些光傳播到地球上,被我們的眼睛或者天文望遠鏡接收到。光在真空中始終以恆定的速度傳播,我們接收到距離越遠的光,也就看到了時間上越久遠的宇宙。

宇宙的年齡為138億年,宇宙中的光最遠只能傳播138億光年。既然如此,倘若我們站在宇宙的邊緣,也就是宇宙中的光能夠到達的最遠地方,在那裡能否看到138億年前的宇宙大爆炸景象?

關於這個問題,首先要明確兩點,一個是「138億年前的奇點在哪裡」,還有一個是「目前的宇宙邊緣在哪裡」。然而,這兩個基本的問題並沒有想像中的那麼簡單。

宇宙最初是從奇點膨脹而來,但那個奇點並不存在於目前的宇宙中,它的位置也不是固定在宇宙中的某處。事實上,奇點本身創造出了宇宙空間,而非奇點在空無的空間中膨脹開來。

因此,最初的那個奇點早已不在,它已經膨脹成現在的整個宇宙。空間膨脹是非常均勻的,宇宙中的所有地方都在膨脹,所以我們不可能找到宇宙的中心,宇宙不存在一個所謂的中心。

另一方面,宇宙自誕生以來不斷膨脹,其半徑早就超過了138億光年。整個宇宙究竟有多大,天文學家至今還沒有弄明白。大家所熟知的465億光年只是能夠觀測到的宇宙半徑,在可觀測宇宙的外面,還有大到不可想像的宇宙。

由於我們不知道宇宙有多大,所以宇宙邊緣在哪裡根本不知道。事實上,宇宙有沒有邊緣都是個問題。

如果宇宙中的物質密度不夠大,整個空間將會是開放的,這樣的宇宙是無邊無界的。如果宇宙中的物質密度足夠大,使得空間變得足夠彎曲,整個宇宙空間將會是封閉的,這樣的宇宙是有限無界的。

因此,我們找不到宇宙的邊緣,也找不到宇宙的中心,通過站在宇宙邊緣來觀測時間開端也就無從說起。那麼,我們是否就永遠無法看到宇宙的最初時刻呢?

事實上,我們不需要站在所謂的宇宙邊緣,我們在地球上就能看到宇宙的最初時刻。因為光子不會消失,一直在宇宙中傳播,最古老的光子每時每刻都會到達地球。

然而,我們無法直接看到宇宙大爆炸的那一瞬間。這是因為早期宇宙很小,物質密度很大,沒有自由傳播的光子。一直到了宇宙形成38萬年後,宇宙中才出現了最早的光子,這是我們所能看到的最早時間。

不過,我們可以通過電磁波以外的其他方式來了解最初的宇宙。宇宙大爆炸在空間中留下了痕跡,這就是原初引力波,通過探測這種引力波可以知道宇宙最開始的狀態。

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    假設宇宙大爆炸模型是正確的,那麼我們沿著時間的反方向行進,就會發現我們宇宙在138億年前是一個無限小的點,稱之為宇宙奇點,時間和空間在這裡似乎都消失了,人類的想像力也在這裡終結,我們無法直接想像宇宙大爆炸之前的場景。
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    ,這個模型如今叫做Λ-CDM模型,這個模型的前身是宇宙大爆炸模型。按照最近的探測器的觀測,以及理論模型的推算,如今的宇宙誕生於138億年前。那麼很多人就會疑惑:138億年前誕生的宇宙,那麼138億年以前這個世界是什麼樣子的呢?古代中國的宇宙觀關於這個問題其實涉及到了宇宙觀,說白了就是宇宙到底是什麼?在距今2000多年前,中國的古代先哲們就在思考這個問題。
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    我們知道,宇宙起源來自於138億年前的一個奇點爆炸。在大爆炸發生後,宇宙不斷地膨脹,最終變成了今天的模樣。宇宙目前的半徑範圍應該是138億光年才對,既然光速是宇宙中最快的速度,科學家們又是如何觀測到465億光年半徑宇宙的呢?難道愛因斯坦的相對論是錯誤的?
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