宇宙到底有多大？可能超乎你想像

2020-09-30 星宇飄零2099

「四方上下曰宇，往古來今曰宙。」中國古人準確地道出了今天我們對宇宙的定義。

在17世紀現代科學誕生的時代，人們認為時間與空間是互不相干的兩樣東西，牛頓認為時間和空間都是絕對的、獨立的實體，他把它們稱為絕對時間和絕對空間，絕對空間是物質賴以存在的實體，而時間則是運動賴以存在的實體。但到了20世紀初，愛因斯坦以狹義相對論把兩個獨立的實體統一了起來，組成一個稱為時空的實體，它認為時間是相對的，空間也是相對的，唯有時空是絕對的。與此同時，它也把從前各自獨立的物質和能量統一起來，質量和能量是物質的兩個屬性，跟時空一樣，質能也是統一的。

在發表狹義相對論的十年後，愛因斯坦再次顛覆時空，他指出質量和能量的存在會引起時空的彎曲，牛頓所說的引力其實這是時空彎曲後的一種現象。當提出這一划時代的全新引力理論後，愛因斯坦發現似乎物質和時空也不是彼此獨立的，彎曲的時空裡就包含著能量，那麼時空似乎不再是一個獨立的實體，他因此指出，不存在一個獨立的絕對的時空，時空必須與物質（質量和能量）同時存在。愛因斯坦在晚年甚至以此懷疑時空存在的客觀性。

至此我們可以認為，時空質能是一個統一的整體，而我們就稱這個整體為宇宙！也就是說，宇宙包括了所有的時間、空間、質量、能量。

那麼很顯然，大家從前認為可能存在的那個無邊無際、空無一物的空間可能並不存在，即使存在，也與我們的宇宙無關，所以我們就按照這個宇宙的定義來看看宇宙究竟有多大？

在1919年愛丁頓通過日全食驗證廣義相對論的10年後，哈勃利用Ia型超新星的光度確定了20多個河外星系的距離後，通過光譜分析測量各星系的紅移值，他發現距離越遠的星系紅移越大，成正比例關係，從而得出了哈勃定律。根據哈勃定律，科學家很容易就想到宇宙整體似乎正在膨脹。

既然現在的宇宙在膨脹，那麼假如我們沿時間回溯回去會怎樣？結果是顯而易見的，宇宙中所有的星系都會縮回到一個很小的區域裡，於是，基於宇宙膨脹的宇宙大爆炸理論很自然就被提出來了。現在，科學家用不同的方法測量了宇宙膨脹的速率，即哈勃常數，由於使用不同方法測量的結果存在差異，我們一般採用普朗克衛星通過宇宙微波背景輻射測量到的值，約等於67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc為百萬秒差距，1秒差距約等於3.261光年），根據這數值可以計算得到宇宙的年齡約為138.2億年。

知道了宇宙年齡，我們是不是就可以知道宇宙有多大了呢？因為狹義相對論限制了宇宙中速度的極限是光速，既然宇宙只誕生了138.2億年，也就是那些宇宙大爆炸所產生的物質最遠也只能跑138.2億光年，那宇宙的半徑不就是138.2億光年？

這推論很合理，可惜它是錯的。其實狹義相對論限制的是物質在時空中的運動速度不能超光速，但前面說過，根據哈勃定律，對遠方的河外星系遠離的最合理解釋是宇宙正在膨脹，而宇宙膨脹導致的星系遠離並非星系在時空中的運動，而是時空自身的膨脹，這並不受狹義相對論的光速極限的約束。

說了那麼多，宇宙究竟有多大？答案是：不知道。我們目前確實不知道整個宇宙究竟有多大，不過我們知道可觀測宇宙有多大。

因為宇宙的年齡有限，光在這有限的時間內所能傳播的距離就是可觀測宇宙的半徑，但由於前面所說的宇宙膨脹，這個半徑並不是138.2億光年，而是更大一點，隨著光在膨脹的宇宙中傳播，在經過了138.2億年後到達我們眼裡時，這個過程中，它所經過的距離已經被拉大了，根據科學家計算，這個已經被拉大的距離大約是465億光年。

也就是說，隨著宇宙的膨脹，目前我們所能觀測到的最遠距離就是465億光年，這465億光年的半徑構成一個直徑為930億光年的球體，這個球體內就是目前我們所能看到宇宙的全部，這就是我們的可觀測宇宙，在此以外的宇宙目前對我們是不可見的，它們存不存在跟我們都沒有關係。



吾生也有涯，而知也無涯，以有涯隨無涯，殆已……

相關焦點

  • 宇宙之外到底是什麼？這個世界到底有多大？真的超乎你的想像
    宇宙之外到底是什麼？這個世界到底有多大？真的超乎你的想像我們人類從古至今對宇宙的探索都沒有停止過，最早的時候我們沒有航天飛行器，只能通過用肉眼的方式觀測來自上天的異象。隨著我們對地球的了解，克服了萬有引力的人類開始將探索世界的目光逐漸向外擴張。我們在地球上有大型射電天文望遠鏡，在地球太空有可以載人的宇宙空間站。
  • 宇宙到底有多大?可能超乎你想像
    也就是說，宇宙包括了所有的時間、空間、質量、能量。 那麼很顯然，大家從前認為可能存在的那個無邊無際、空無一物的空間可能並不存在，即使存在，也與我們的宇宙無關，所以我們就按照這個宇宙的定義來看看宇宙究竟有多大？
  • 宇宙到底有多大?簡直超乎人類的想像
    根據目前我們人類對宇宙的認知來說，科學家能夠計算出的宇宙年齡已經高達138億光年，但是令人震驚的卻是現在宇宙的直徑已經超過了920億光年，也就是說宇宙本身膨脹的時空距離速度已經遠遠的超過了光速本身。那麼問題來了，宇宙的邊緣到底是什麼樣子的，那裡會不會隱藏著宇宙終極秘密？
  • 宇宙到底有多大呢？可能會超乎你的想像
    宇宙是萬物的總稱，在整個大系統裡，包含了各大恆星的運行系統、時間、空間、物質能量、以及生存在星球的一切生物，要說宇宙有多大，就相當於我們人站在海灘上，望不到整片海的邊際線。同理，從宇宙大爆發誕生了一切，很多科學家也是不知道宇宙的邊界到底到哪裡，至今尚未有準確的數據，更多的只是對宇宙懷有一顆敬仰的心，和勇於探索的精神。
  • 宇宙究竟有多大?驚人的對比,超乎想像!
    我們一直常說宇宙很大，但是對於宇宙究竟有多大，我們也沒有準確的答案，我們常常形容大海廣闊無垠，形容宇宙無邊無際，在我們腦海裡，總覺得大海和宇宙是一樣廣闊的，但其實大海是存在於地球上的，地球僅僅是宇宙中渺小的一個天體，對於宇宙來說簡直微不足道。
  • 宇宙最大恆星到底有多大？其真實數值，可能超出你的想像
    導語：宇宙最大恆星到底有多大？其真實數值，可能超出你的想像！放眼望去整個星空，太陽的大小簡直微不足道，就像我們已知的織女星，它的大小半徑也竟然是太陽的2.4倍，一個在我們眼中巨大無比的太陽在這些更大的恆星面前也會變成小小的，果然很多事情是需要類比的，那麼你知道嗎，在宇宙中最大的恆星有多大嗎？它的尺寸到底有多少呢？而這個最大恆星又是地球的多少倍呢？今天小編就帶領大家一起去探索一下，宇宙中的最大恆星！
  • 宇宙到底有多大?宇宙已經大得無法用語言形容無法用想像力構造
    宇宙到底有多大？這個問題或許是每一個地球人都想要知道答案的終極問題。但是至今為止，也沒有人能夠回答出這個問題。因此如果宇宙可以用大小來衡量，那麼不管宇宙有多大它都註定會有一個邊界，那麼宇宙之外又是什麼呢？宇宙之外又改叫做什麼呢？這個問題我想以人來目前的認知來說我想真的沒法回答。
  • 宇宙生物最大能長多大呢?恐龍、藍鯨不算啥,真相超乎我們想像
    恐龍、藍鯨不算啥，真相超乎我們想像宇宙大爆炸，伴隨著整個在整個的宇宙當中所出現的各種的生物、天體等等，當然在整個的天體時代之下更是孕育出了繽紛的物種，我們所生存的地球也不過是其中最為微小的一個，除此之外還湧現出了宇宙的生存法則，在適宜的條件之下就能夠不斷成長與變化，這似乎對於我們來說就是一個奇蹟，而人類更是獨樹一幟，已知發現的生物是唯一的高等智慧的生物。
  • 宇宙有多大，顛覆你的想像
    宇宙，它到底有多大沒有人知道，如果，他有一個確定的大小那肯定又會有下一個，問題宇宙外面有什麼，根據現有的觀測手段一個瓦力或貝殼，可能是一個時期，工具可能是一句話，只要有這些信息我們都可以做出科學的推測，尋找外星人也是一樣的，需要尋找外星人留下的各種蛛絲馬跡，不過考古可以在地球上到處挖。
  • 宇宙中最大的天體能有多大,沒有最大只能更大,超乎我們的想像
    古時候的人們沒有快速的交通工具，想要週遊世界是不可能的，它們只能無限想像地球有多大。等到人類走進科技時代之後，有了飛機這種快速交通工具，自然週遊世界也就沒那麼困難了，這個時候我們仍然會感覺地球好廣闊好大。
  • 宇宙到底有多大,人類或許永遠都解釋不了,越想越恐怖
    宇宙到底有多大？
  • 不想上班系列:一光年到底是什麼概念?或能超乎你的想像
    不想上班系列：一光年到底是什麼概念？或能超乎你的想像對於人類來說，「光年」是一個既熟悉又陌生的概念：在學習天文學知識的過程中，「光年」是人們最常聽到的一個詞語之一；然而，對於「光年」的真正含義，卻沒有幾個人能夠了解透徹。甚至有不少人一直都將「光年」誤認為時間單位，因為其帶有一個「年」字。那麼，一光年到底是什麼概念呢？
  • 宇宙到底有多大?很可能改變你的世界觀
    宇宙到底有多大？對於這個問題，我相信現實生活中很多人都有過思考。宇宙之外又是什麼，好像無窮無盡，很可能是一片混沌。今天我們先了解宇宙如今能夠被人們所知道的所存在的事實的大小。在46億年前的某一刻，地球從太陽系星雲中誕生，46億年後的今天，你我相遇在這顆迷人的藍色星球，可能，人類幾千年的文明在宇宙面前根本不值得一提，但若不敬畏宇宙，又怎能在有限的生命中活出自己的價值。今天旅行號的一次星際旅行，可能會對你的世界觀產生重大影響，就是在這顆藍色的星球上，每天有數十萬生命誕生，同樣也有數十萬生命死去。
  • 宇宙到底有多大?它的盡頭在哪裡?
    關於宇宙到底有多麼大，恐怕沒有任何一個人能夠說出真正的答案。就算我們生活的地球對於整個宇宙來說，也真的是太小了。每當我們看到無盡的星空的時候，我們總會有著這樣的一個疑問。那就是宇宙到底有多大？它的盡頭又在哪裡呢？
  • 宇宙到底有多大?看完後你就明白,真實的尺度讓你恐怖!
    在研究地球以為的文明中，宇宙帶給了我們很大的驚喜，讓大家一點一點的發現它的神秘之處。說到宇宙可能就有些人好奇了，我們一直在探索宇宙，那它的面積到底有多大呢？雖然我們知道，相比起整個宇宙，地球很是渺小，但我們還是不知道宇宙的範圍。
  • 宇宙中最大的恆星到底有多大?體積超出你的想像,質量卻不大
    可是隨著人類走科技時代之後，有了天文望遠鏡等觀測設備，我們已經明白了太陽其實是一顆恆星，是宇宙中普遍存在的一種能夠燃燒的天體，它是宇宙的耀眼明燈，給寒冷黑暗的宇宙帶來了些許溫暖和光明，而宇宙生命的誕生也離不開恆星的幫助。
  • 宇宙到底有多大
    關於宇宙的誕生，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於一個密度無限大、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，宇宙已經走過了將近140億年，邊界仍在擴大。
  • 宇宙到底有多大?
    人類常年生活在一顆尺度較小的星球上，隨著人類科技的發展，想要環繞地球一圈，甚至連半天時間都不需要，但是地球，終歸只是宇宙中的一粒沙，宇宙的尺度要遠遠超乎人類的想像。 人類想要到達地球上的任意地點都十分方便，但是將目的地設置到太陽系的某顆星球、銀河系的某顆星球、系外行星？
  • 可能和電影有很大不同,過程超乎想像
    可能和電影有很大不同，過程超乎想像我們曾經看過很多關於黑洞的電影，對於這個宇宙間最神秘的存在，我們這些普通人可是抱有極大的幻想，在那個神秘的空間裡面，它似乎蘊含著無數的可能性，任何人只要進入其間，可能就會發生一種了不起的機遇。在科幻電影裡面，很多主角就是無意之中進入到了黑洞世界，突然之間發現了另一個神秘的空間然後就變成了上帝。
  • 宇宙中最大的星球有多大?科學家預測稱:大到你無法想像!
    宇宙中的天體有很多，大小也各不一樣，那麼宇宙當中最大的星球，到底有多大呢？科學家預測稱，大到讓你無法想像，到底是什麼情況呢？我們一起來了解一下。在所有的宇宙天體中，我們了解最多的還是地球了，在我們的廣泛認知中，地球已經非常的廣袤無邊了，可是對於整個宇宙來說，地球也只是滄海一粟的存在。那麼在浩瀚無垠的宇宙當中，最大的星球到底有多大呢？對於這方面的研究，專家也給出了大膽的估計和猜測。現在航天科技快速發展，人們對宇宙的探索，也越來越深入了，最近通過研究發現，科學家們終於找到一顆，非常龐大的星球。