視界有多大,宇宙就多大

2020-10-13 孟君原創

今天我們探討一個古老的話題:宇宙有多大?


古人認為天是圓的,地是方的,天籠罩著大地,大地由四根柱子挺起。


公元前300多年,希臘哲學家亞里斯多德系統的提出「地心說」,認為地球位於宇宙的中心。


文藝復興時期,哥白尼提出「日心說」。1609年伽利略使用天文望遠鏡發現了支持日心說的天文現象。


1785 年赫歇爾第一個研究了銀河系結構。他用恆星計數方法得出了銀河系恆星分布為扁盤狀,太陽位於盤面中心的結論。


19世紀中期,天文學家在夜空中觀測到了許多」螺旋星雲「,他們對這些天體的本質存在著分歧。| 圖片來源:ESO/P.Grobol


1920年美國華盛頓特區的史密森尼國家自然歷史博物館內舉辦了一場偉大的科學辯論。當時天文學家對觀測到的「螺旋星雲」的本質存在認知分歧,引發了一場關於宇宙大小的辯論。


威爾遜山太陽天文臺的沙普利主張銀河系就是整個宇宙,並認為像仙女座星雲等螺旋星雲都是一些小的天體,只不過是銀河系內的一些氣體雲。


圖中顯示的是哈勃太空望遠鏡拍攝到的造父變星V1和哈勃在1923拍攝到的對比,時間相隔約90年。| 圖片來源:NASA/ESA/Hubble Heritage Team


天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)利用胡克望遠鏡對仙女座「星雲」進行拍攝,尋找著造父變星。1923年的十月,他在當時認為的仙女座星雲中,找到了一顆閃爍的造父變星。


隨後,哈勃利用觀測到的造父變星的周期和光度間的關係,計算出了造父變星V1的距離。來自V1的星光讓一件事情變得清晰無比,那就是所謂的仙女座「星雲」的確在銀河系之外,它與我們的距離比沙普利所設想的要遠得多。


哈勃極深場:揭示了宇宙中成千上萬的星系,而這些星系只佔據天空非常非常微小的一部分。| 圖片來源:NASA & ESA


據天文學家目前預計,宇宙中的星係數量有2萬億個左右,宇宙直徑可以到達930億光年


如果我們不看宇宙,它也許就不存在;如果我們看的越遠,它仿佛就越大。


我們抬頭仰望天空,發現天還是那麼大,從未改變。當我們拿起望遠鏡會看見更廣闊的天空,因為視界」越大,宇宙越大


一直以來,科學家認為是人的「視力」限制了人類「視界」的大小。實際上是人的「視界」決定了宇宙的大小。


人對宇宙的認知離不開觀測,人類的觀測行為改變了宇宙的大小。只要人類觀測的越遠,宇宙空間就會越大。


因此,人的視界就是整個宇宙。視界有多大,宇宙就多大。


人的視界差異導致了不同時代宇宙不一樣大。比如,現在的宇宙空間比過去要大。科學家認為是宇宙膨脹導致空間變大,而實際則是人類觀測行為所致。


相對論效應的本質原理是觀測行為


當物體達到光速運動就會出現相對論效應,如縮尺效應、鐘錶變慢等。那麼,相對論效應產生的本質是什麼?


人的觀測決定了宇宙如何存在,「視界」大小影響了宇宙及萬物的大小。


在不同速度運動時,人的視界也不一樣。速度越大,視界越短;速度越慢,視界越長。所以不同速度下,人看見的物體有長短差異,視界大小決定了物體自身實際大小。


時間流逝的快慢差別基於時間感而存在,對時間感的測量導致了時間差異(假若宇宙中沒有時間感知,就不會存在時間差異。所以,當我們不用意識感知宇宙時萬物就不發生時間的變化)。人類對時間的感知是宇宙中的觀測行為。高速運動時,人的時間感變慢;低速運動時,人的時間感加快。時間感決定了時間流逝的快慢。


結論:宇宙的存在離不開觀測行為,觀測決定了宇宙的存在方式。因此,人的視界決定了宇宙的大小。

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  • 宇宙有多大呢?
    在可觀測宇宙中至少有2萬億個星系。假設宇宙是各向同性的,那麼到可觀測宇宙邊緣的距離在每個方向上都是大致相同的。也就是說,可觀測宇宙具有以觀察者為中心的球形體積(球)。宇宙中的每一個位置都有它自己的可觀測宇宙,它可能與地球上的宇宙重疊也可能不重疊。從這個意義上說,可觀測這個詞並不指現代技術檢測來自物體的光或其他信息的能力,或者說檢測是否有任何東西存在。它指的是光速本身所產生的物理極限。
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    文/科學新視界,百家號首發,轉載請註明來源於百家號科學之美,大可到無垠星空,小可到電子夸克,遠可談光年以外,近可說觸手可及;大可談到哈勃半徑,小能說普朗克長度;從量子物理到柴米油鹽,從深空之下到眼前苟且,科學無處不在
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    相信沒有人陌生,就是宇宙中一種時空曲率大到光(包括電磁波)都無法從其視界逃脫的天體,通常把視界之內的區域稱為黑洞。我們知道黑洞中很小的體積就擁有極高的質量,一般的黑洞的外形都相對比較小,那麼在碩大的宇宙中,我們已經發現的黑洞都有多大呢?
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