宇宙約為138億歲,可觀測宇宙半徑卻達465億光年,矛盾不?

2021-01-13 科學信仰孫晨

宇宙並不是恆存的,它有一個開始,根據歐洲空間局的普朗克巡天者衛星的觀測數據計算而出的宇宙年齡為137.85億歲到137.89億歲之間,簡單一點,我們就說宇宙的年齡約為138億歲。

宇宙的年齡雖為138億歲,但是可觀測宇宙的半徑卻達到了465億光年,這就有點問題了。宇宙的年齡與可觀測宇宙範圍之間存在著兩個相互矛盾點:其一,宇宙的年齡既為138億歲,那麼即使宇宙空間以光速膨脹,宇宙的大小也應該僅為半徑138億光年,而現在可觀測宇宙的半徑就達到了465億光年,而不可觀測的部分更是不知道有多大。其二,光以光速運行,光的傳遞是需要時間的,比如太陽光傳遞到地球需要8分鐘,所以我們看到的太陽就是8分鐘以前的太陽,同樣的,138億光年以外的光傳遞到地球需要138億年,所以我們最多只能看到138億光年以外的空間,怎麼可觀測宇宙的半徑卻為465億光年呢?

按照普遍認可的邏輯推理方式,卻可以推導出兩個相互對立的結論,這種情況就被稱之為悖論,然而宇宙年齡與可觀測範圍之間不能夠存在悖論,否則就說明其中必有錯誤,然而無論是宇宙年齡,還是可觀測宇宙範圍都是經過實驗驗證的,既然沒有錯誤,那這所謂的悖論就必然可解。

先來說說宇宙的膨脹速度。任何具有靜止質量的物體都無法達到光速,而沒有靜止質量的物體則只能以光速移動,光速為宇宙間最快的速度,不可超越。然而光速最快原理指的是宇宙系統內部具有信息傳遞的運動速度,而宇宙膨脹是空間本身的膨脹,且無法傳遞信息,所以並不受光速最快的限制。

事實上宇宙膨脹的速度本身也並沒有超越光速,那只是我們的錯覺。

在我們看來,宇宙邊緣遠離我們的速度遠超光速,而這實際上是一種疊加效應。宇宙是均勻膨脹的,也就是說在宇宙中任意兩點都在以相同的速度遠離,比如地球與宇宙邊緣之間的距離為十個點,每兩點相互遠離的速度為0.2倍光速,每兩點相互遠離的速度都沒有超越光速,但地球和宇宙邊緣卻在以2倍光速遠離,這就是疊加效應的結果。

當然了,實際上地球與宇宙邊緣之間的空間是由無數點所構成的,所以即使每兩點間遠離的速度很慢,宇宙邊緣與地球遠離的速度也遠超光速。由於疊加效應,表面上看起來距離地球越遠的空間,膨脹的速度就越快,但實際上宇宙的膨脹是非常均勻的。

宇宙膨脹速度與宇宙年齡之間並不存在著矛盾,那麼宇宙年齡與可觀測距離之間是否存在矛盾呢?我們只有138億年的時間,為什麼卻能夠看到465億光年以外的光呢?

光的傳遞是需要時間的,傳遞的速度就是光速,我們知道太陽光傳到地球需要約8分鐘的時間,所以我們看到的太陽就是8分鐘以前的太陽,但太陽與地球之間的距離是近乎於不變的,這使我們忽略了一個重要的問題,那就是我們所看到的物體的位置。現在我們把太陽換成一顆正在向太陽系外飛馳的彗星,此時這顆彗星與地球的距離也為14960萬千米,所以它的光到達地球也需要8分鐘。也就是說我們此時此刻所看到的彗星實際上就是8分鐘以前的彗星,也就是說8分鐘以前,這顆彗星與地球的距離為14960萬千米,但現在它已經不在這個位置上了。

當我們看到這顆彗星的時候,這顆彗星實際上已經向遠離地球的方向飛行了8分鐘,現在它與地球的距離可能是20000萬千米或者30000萬千米,總之,在我們看到它的時刻,它已經早就不在14960萬千米的位置上了。

我們知道了由於疊加效益,距離地球越遠的天體,它與地球之間相互遠離的速度就越快,所以在138億光年以外的地方,天體與地球遠離的速度已經超越了光速,所以當我們看到一顆距離我們138億光年的恆星時,這顆恆星已經因為空間膨脹的關係,到達了距離我們465億光年的位置,這就是可觀測宇宙半徑的由來。而在可觀測宇宙半徑之外,則是我們永遠無法看到的區域。

相關焦點

  • 宇宙年齡138億歲,半徑卻有465億光年,這裡面有什麼矛盾嗎?
    先說答案:這半點也不矛盾。科學界對宇宙年齡還沒有一個準確的共識,138.2億歲只是一個比較廣泛的認可,但近來測得的哈勃常數值變化較大,因此宇宙年齡測算頗有爭議。根據哈勃常數值為67.8~82.4這樣一個範圍,按哈勃定律表達式計算,得出可觀測宇宙半徑465億光年的地方,星系退行離開我們的速度達到光速的3.2~3.9倍,大大超過光速。根據膨脹速度反推過去宇宙膨脹的時間,就能夠的得出相對的宇宙年齡。
  • 為什麼可觀測宇宙半徑是465億光年?不應該是138億光年嗎?
    一直以來有一個問題困擾著大家,宇宙的年齡據說是138.2億年,姑且我們信之!但又有說可觀測宇宙的半徑高達465億光年,事實上這個問題並不簡單,我們需要對各個方面分解出來理解。光是宇宙中最快的速度,為什麼138.2億年的時間膨脹出了465億光年的半徑?解決了宇宙來自於一場爆炸的問題,我們來討論下為什麼宇宙為什麼會超光速膨脹!狹義相對論有兩個前提,一是光速不變,二是狹義相對性原理。而光速也不可超越,這就將超光速封死了,為什麼宇宙膨脹還能超過光速?因為138.2億年即使按光速膨脹也只能跑出276.4億光年,怎麼可能會到465億光年呢?
  • 宇宙的年齡只有138億年。為什麼可觀測宇宙的半徑是465億光
    現在我們已經知道了地球、太陽系和銀河系的大小,但是我們無法測量宇宙的真實大小,因為宇宙太大了,我們甚至認為宇宙幾乎是無限的。銀河系直徑為10萬光年雖然我們無法測量宇宙的實際大小,但我們仍然給出了一個可觀測的大小。所謂可觀測宇宙是以空間望遠鏡發出的最遠恆星光的距離為半徑計算的宇宙面積。
  • 宇宙才形成138億年,人類卻能觀測到465億光年外,為什麼?
    根據現有的科學知識,科學家們吧宇宙誕生日期放到了138億年前,那個時候宇宙就是一個小點,然後宇宙爆炸後便不斷向外膨脹,因此我們才說宇宙是無邊無際的,因為宇宙只有138億年的年齡,最早誕生的光線也只能跑138億年。
  • 138億歲的宇宙,可觀測直徑930億光年,這與光速極限原則矛盾嗎?
    在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?其實簡單的回答,就是宇宙膨脹速度超過光速。但很多科普文章又強調,光速每秒約30萬千米,是宇宙中最高速度,任何物體不得超越。這樣有人就更疑惑了,這豈不矛盾嗎?難道科學可以翻手為雲覆手為雨,隨意亂點鴛鴦譜?
  • 138億歲的宇宙,可觀測直徑930億光年,這與光速極限原則矛盾嗎?
    在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?其實簡單的回答,就是宇宙膨脹速度超過光速。但很多科普文章又強調,光速每秒約30萬千米,是宇宙中最高速度,任何物體不得超越。這樣有人就更疑惑了,這豈不矛盾嗎?
  • 宇宙年齡是138億年,為何可觀測宇宙的直徑是920億光年?
    這並不矛盾,原因是宇宙從誕生到現在,一直處於動態膨脹當中;在光速不變的前提下,宇宙膨脹將會導致光線要走更遠的距離才能抵達觀測者。根據宇宙大爆炸的演化模型,我們宇宙誕生於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無窮小的點膨脹為如今的宇宙,由於光速不變,於是以任何一個點為中心,較遠距離上發出的光線將沒有足夠時間到達地球,於是才有了可觀測宇宙的概念。
  • 宇宙年齡是138億年,為何可觀測宇宙的直徑是920億光年?
    根據宇宙大爆炸的演化模型,我們宇宙誕生於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無窮小的點膨脹為如今的宇宙,由於光速不變,於是以任何一個點為中心,較遠距離上發出的光線將沒有足夠時間到達地球,於是才有了可觀測宇宙的概念。可觀測宇宙:指以觀察者為中心的球體空間內,所有物體發出的光都有足夠時間到達觀測者,也稱作哈勃球體。
  • 可觀測宇宙半徑只有465億光年,難道人類真的生活在牢籠當中嗎?
    在天文學中,有個「可觀測宇宙」的概念,這個概念的意思是說理想狀態下,人類所能夠觀測到的最大範圍是465億光年,也就是一個直徑930億光年的球狀體。在這個範圍之外,我們永遠無法觀測到了。不過,這個「可觀測宇宙」的觀念是在目前理論框架下的結果。也就是說,按照目前的科學理論,我們確實就只能看到這麼大的範圍。那為什麼會這樣呢?
  • 宇宙年齡138億年,宇宙直徑930億光年,光速最快,這不矛盾嗎?
    我們在談論宇宙的空間大小和時間概念時,經常會提及或者看到宇宙年齡138億年和可觀測宇宙直徑930億年,這兩組數字都還有「億」這個字眼,都是表明宇宙時間發展演化特徵的標量,按理說宇宙向外膨脹,即使給它最快的膨脹速度光速,宇宙的可觀測半徑也會只有138億光年呀,但是為何會有直徑930億光年這麼大呢
  • 宇宙138億年,沒有什麼比光速快,我們是如何看到465億光年?
    直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。1、準確的說宇宙有137億年的歷史。
  • 930億光年,可觀測宇宙的大小是如何得出來的?
    當然不是了,不僅不是,在計算可觀測宇宙的大小,在計算宇宙的年齡,計算過程是相當嚴謹可靠的,是理論與實際觀測相結合的結果,是科學的。根據目前的科學成果,宇宙的年齡在138.2億歲左右,可觀測宇宙的直徑在920-930億光年左右。在討論宇宙大小是如何被計算出來的之前,先需要明白什麼是可觀測宇宙。
  • 科學家稱宇宙直徑930億光年,但年齡只有138億年,前後不矛盾嗎?
    在現在的科學論證中,科學家早前提出的宇宙直徑約為930億光年的說法受到了普遍認同,在經過一系列的數據演示和推算之下,宇宙930億光年的直徑是目前比較可信的一種推斷。當然這只是人類以目前的技術來探測到的宇宙邊界,但宇宙的直徑絕對不止930億光年,而且宇宙每時每刻都在加速膨脹,這個邊界更是難以預測。但是和宇宙的年齡相比,宇宙至今約有138億的歷史,按照光走一年的距離為一光年來算,宇宙現在應該只有138億光年的直徑才對,為何是930億光年?
  • 宇宙才誕生了138億年,為何可觀測宇宙的直徑卻達到了930億光年?
    但是宇宙大爆炸理論又提出,宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸,如果說光速是宇宙速度的上限,為什麼138億年後,宇宙的大小不是138億光年的半徑範圍?這中間是否存在矛盾?首先我們要從宇宙的誕生開始說起。科學家經過長期對哈勃常數的測算加上微波背景輻射的共同測算,得出宇宙的年齡為大約為138.2億歲。那麼問題來了,為何可觀測宇宙的直徑卻有930億年,遠大於138億光年。
  • 宇宙年齡138億年,為何直徑卻有930億光年?
    宇宙全景圖雖然人類至今不知道宇宙是怎麼來的,但是對於宇宙的起源建立了一個比較系統的理論,科學家們普遍認為宇宙起源於138億年前的一場大爆炸,從大爆炸開始的那一刻開始宇宙就誕生了,如今距離宇宙誕生已經過了138億年,也就是說宇宙已經138億歲了,除了宇宙起源之謎以外,宇宙的另一個謎團同樣激起科學家們濃厚興趣,那就是宇宙大小之謎
  • 我們的宇宙到底有多大?是138億光年嗎?
    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。
  • 為什麼宇宙年齡僅138億年,而整個宇宙直徑卻有24萬億光年?
    ​根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年前的奇點。138億年過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?
  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    通古計算哈勃常數,最後可以簡單得到宇宙的年齡,大約在138.2億年前,一個無限緻密、質量無限大、體積無限小的奇點「爆炸」了,宇宙開始演化一直到今天仍舊在不斷的膨脹。【可觀測宇宙直徑930億光年】目前的可觀測宇宙直徑930億光年,也就是半徑為465億光年,這是很多人非常疑問的一點,因為宇宙年齡只有138億歲,換言之也就是給了宇宙138億年的膨脹時間,按照最快光速膨脹,宇宙的乾淨也應該只有138億光年,目前來看宇宙膨脹超光速,那這是否違反了愛因斯坦的相對論要求
  • 360億光年、930億光年、2520億光年,哪個才是宇宙真實大小?
    因為宇宙在膨脹啊,由於宇宙在膨脹,180億光年外的宇宙空間在不斷加速遠離,而且是超光速遠離,這些宇宙空間遠離的速度比光速飛船的飛行速度還要快,因此光速飛船永遠無法追上以超光速膨脹的宇宙空間,根據科學家計算,在可觀測的宇宙部分,94%的天體遠離的速度超過光速,因此有人把180億光年定義為宇宙邊界,也就是半徑,由於180億光年半徑,因此可以計算出直徑為360億光年,也就是宇宙大小為360億光年。
  • 可觀測宇宙直徑930億光年,這個範圍到底是咋來的?
    這個事情發生在138億年前,也就是說,如果從這個時間算起,通過光速乘以時間,我們可以知道,我們可觀測到的範圍是以138億光年為半徑的宇宙。意思是說,我們能看到最遠的光,它距離我們138億年光年的恆星發出的光,這時候恰好能達到地球被我們觀測到。