直徑930億光年的可觀測宇宙到底是什麼意思?真正的宇宙有多大?

2020-12-15 星球上的科學

現如今隨著科學技術的發展,人類逐漸地把自己的目光從地球,太陽系,銀河系放到了宇宙中。人類對宇宙充滿了好奇與探索,可隨著我們探索的深入之後,都會思考一個問題,宇宙到底有多大?

宇宙是不是無限的,這似乎是個不解之謎。但我們是可以根據目前對於宇宙的發現來分析一下宇宙有多大。

追求本源是科學探索的真諦——宇宙起源

關於宇宙起源的問題,宇宙大爆炸理論是目前用來解釋宇宙起源和演化的最佳理論。在1946年,美國物理學家伽莫夫正式提出大爆炸理論,該理論認為在最最開始的時候整個宇宙只是密度無限低的一個奇點。

但在某種原因或作用下,這個奇點發生了大爆炸,從此宇宙瞬間產生,而且之後宇宙一直都在不斷膨脹。雖然宇宙大爆炸理論是一個瘋狂的理論,但也不乏證據支持:

證據一:哈勃紅移在地球上觀察遙遠的星系的時候,會發現幾乎所有星系的光譜都存在紅移現象,並且距離越遠的星系,其紅移量越大,呈正比關係,這說明幾乎所有星系都在遠離我們,而針對這個現象唯一的解釋,就是宇宙在發生膨脹。

證據二:宇宙微波背景輻射。

根據大爆炸理論,宇宙大爆炸至今應該還殘留著輻射,而在138億年前,宇宙還處於高溫下,後來又經過了138億年的膨脹冷卻,溫度已經變低了,科學家也觀測到了這個背景輻射,大約是2.7K,與理論吻合。

證據三:宇宙元素豐度。在宇宙大爆炸發生後,大爆炸的部分能量轉化為質量,主要是氫、氦元素,然後這些元素從輕元素逐漸聚變為重元素,是不可逆的一個過程,而宇宙元素豐度和宇宙大爆炸理論又完美吻合。

其實除了這些理論,還有宇宙的年齡,各向同性、原初引力波等等,都可以用來支持宇宙大爆炸理論。138億年前發生「奇點」大爆炸使空間擴張,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應下降,後來形成了我們現在的宇宙。

宇宙天體結構。

我們都知道宇宙中有小行星、衛星、行星、恆星、星系這五種天體結構,但星系並不是我們宇宙中最大的天體結構,僅僅只能算得上是宇宙中的一個中等結構。

其實宇宙中完整的結構應該是:隕石/小行星/彗星——衛星——行星——恆星——星系——星系團——超星系團——超星系團複合體——宇宙長城——全宇宙,從這個完整的宇宙結構來看,至少還存在著四個天體結構比星系還要大。

在我們眼裡銀河系已經夠大了,但比銀河系高一級的本星系團的直徑為1000萬光年,而銀河系的直徑僅僅只有10萬光年,相對於銀河系來說本星系團很龐大,不過要再與其上一級進行比較,那就又是小巫見大巫了,這樣一直比較下來,宇宙可能大的沒有邊際。

根據人類現在的科技實力,科學家們對宇宙的觀測發現,目前可觀測宇宙的直徑大約是930億光年。

顧名思義,人類所能夠觀測到的宇宙被稱為可觀測宇宙,而可觀測宇宙與真實的宇宙不是一個概念,宇宙分為可觀測宇宙和不可觀測宇宙。還有一個誤區,可觀測宇宙也並不是說是已經看到的宇宙,這是從理論上說應該可以看到的宇宙。

真正的宇宙有多大?

我們談到宇宙大小的時候,大已經不能用來形容宇宙了,而這個時候光年就有用處了。光年,看起來有點像時間單位,其實是一個長度單位,一般用來衡量天體間的距離。

光年是表示宇宙在真空的情況下,光沿直線傳播,在一年內所走過的距離,眾所周知光速大約為每秒30萬千米,那麼1光年的距離就是9460730472580800米,即9.4607×10km。

首先需要明白的是,從宇宙誕生到目前為止,或者一直到未來,宇宙都一直在發生膨脹,從來沒有停過,並且宇宙的膨脹速度也遠遠超過了光速。

在上世紀二十年代,科學家們對星系距離的測量和紅移現象發現了宇宙正在膨脹。到了九十年代之後,我們知道了宇宙不僅僅是在膨脹,而且是在進行超光速膨脹。

從科學的角度來說,「直徑930億光年的可觀測直徑」其實主要就是由宇宙空間超光速膨脹而引起的,這種宇宙空間本身的膨脹會帶來空間內天體距離的不斷增加,宇宙也會不斷擴大。

目前宇宙的膨脹速度大約為67.8(km/s)/Mpc,也就是在每相距百萬秒差距(約326萬光年)的距離上,因為宇宙膨脹所導致的相互退行速度為67.8km/s,即在每增加300萬光年的距離上(或每過300萬年),星系們遠離地球的速度會增大67.8千米每秒。

總而言之,按照宇宙大爆炸的理論,宇宙還會一直持續不斷地擴大,我們可觀測到的地方也並不是永恆不變的。遙遠的未來,未來我們也將會觀測到更大的宇宙。

宇宙中還有一些不可見的部分,目前我們也無法掌握,但終有一天會揭開神秘的面紗。

相關焦點

  • 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?
    人類對於宇宙的認識,其實是一個十分緩慢的過程,從古代科學的「天圓地方」,再到古希臘的「地心說」,最後到哥白尼的「日心說」,推翻了天文學的根本變革,但事實上太陽也不是宇宙的中心。現在人類已經根據理論得到,我們有著以地球為中心,930億光年的可觀測直徑。
  • 可觀測宇宙到底指什麼?真正的宇宙有多大?
    大部分科學家都不喜歡那些飄渺無限的東西,目前的主流觀點認為宇宙誕生於138.2億年前的奇點大爆炸,隨著漫長時間的演化,目前的可觀測宇宙直徑已經達到了930億光年,從這個理論可以找出時間和空間的起點
  • 宇宙外面有什麼?可觀測宇宙有多大?
    宇宙可觀測直徑達930億光年,實際大小呢?宇宙之外有什麼?這兩個問題就目前的科技發展來說,簡單地跟大家盤點一下,有興趣的小夥伴可查看前幾期相關內容。可觀察宇宙是以觀察者為中心的球體空間,小到觀察者可以觀察到這個範圍內的物體,也就是說,物體發出的光有足夠的時間到達觀察者。截至2013年,對宇宙年齡最準確的估計是137.98±0.37億年。然而,由於宇宙的膨脹,可觀測宇宙的半徑不是固定的138億光年。人類目前觀察到的古代天體距離它們原來的位置很遠。
  • 宇宙外面有什麼?可觀測宇宙有多大?看完你就想通了
    宇宙外面有什麼呢?既然要討論這個話題,那麼我們就得先知道,人類目前觀測到的宇宙有多大?哪一個才是外面?現在我們把它一層層剝開,從小到大排序。首先是地球,地球的直徑是12742千米,接著是太陽系,太陽系的直徑是80AU。AU是一種天文單位,表示地球與太陽的距離,一個AU是1495億千米左右。
  • 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?
  • 可觀測宇宙直徑940億光年,它獨佔100億光年,是目前宇宙最大結構
    據測量,武仙-北冕座長城的直徑有100億光年以上,是銀河系的10萬倍。也就是說,如果銀河系是一粒小米,武仙-北冕座長城的高度相當於一座35層的高樓! 但是,銀河系所屬的拉尼亞凱亞超星系團雖然和武仙-北冕座長城是同一級別的宇宙結構,但尺寸也僅有5.2億光年,和它相比簡直微不足道。要知道,可觀測宇宙的直徑也才只有940億光年,它就獨佔100億光年,可見它的尺度幾乎已經沒有對手了。 那麼,這個武仙-北冕座長城到底是何方神聖呢? 2013年,天文學家I. Horváth、J.
  • 930億光年外是宇宙的邊緣嗎?
    宇宙到底是有限還是無限的,這個謎團已經困擾人類幾百年甚至上千年,人類一直找不到確切的答案,歸根到底是因為人類實在太過於渺小了,按照人類目前的文明發展程度,要想探索宇宙的實際大小,就好比叫螞蟻去測量太平洋的大小,幾乎是不可能完成的任務。
  • 宇宙歷史只有138億年,為什麼可觀測宇宙的半徑465億光年?
    宇宙到底有多大? 關於「宇宙到底有多大?」這個問題,客觀地說,人類可能永遠無法知道正確的答案。為什麼這麼說呢?這其實需要從古代說起。 其實不同的古代文明,都不同程度地發展出了天文學。中國在近代以前,具有全世界最詳盡的天文觀測數據的文明。
  • 宇宙年齡137億年左右,可觀察直徑920億光年!中間有多少星系?
    宇宙年齡137億年左右,可觀察直徑920億光年!中間有多少星系?按照宇宙大爆炸理論,目前宇宙年齡是137億年左右,可觀測宇宙直徑大約920億光年,為什麼要說「可觀測」呢?因為920億光年之外的光線沒有達到地球,而且永遠也到不了了,因為宇宙還在超光速膨脹。
  • 宇宙有多大?930億光年可能只是冰山一角,那人類存在有何意義?
    宇宙有多大?930億光年可能只是冰山一角,那人類存在有何意義?從工業革命以後,宇宙從何而來?到底有多大?便成了困擾我們多年的兩大難題。關於宇宙空間的大小,曾在每個人的心中有過猜測。我們對宇宙僅有的印象,便是廣袤無垠。
  • 宇宙直徑長達930億光年,人類如何定位地球在宇宙中的位置?
    在宇宙中確定位置是非常困難的一件事,和地球不一樣,宇宙實在是太大了,宇宙中既沒有上下左右可以讓人類來表示方向,沒有東南西北可以讓人類表示方向,那麼在宇宙中我們究竟該使用怎樣的方法來定位呢?或者簡單一點,我們如何確定地球在宇宙中的空間位置。根據現有的技術和理論,從太陽系來說,我們認為地球是太陽系內側第三軌道上的一顆行星。
  • 宇宙到底有多大?人類有沒有可能衝出宇宙,宇宙之外未知的世界是否...
    我們所在的宇宙已經有138億年的歷史,按理來說它的大小應該為276億光年,但由於宇宙誕生以來就不是在勻速膨脹,早期宇宙膨脹的速度遠遠超過光速,導致我們能夠觀測到的最大範圍達到920億光年,這個「球體」被稱為可觀測宇宙。 據估計,僅可觀測宇宙星系的數量就高達2萬億,以每個星系1000億顆恆星計算,整個可觀測宇宙中有2000萬億億顆恆星!
  • 探秘可觀測宇宙外的世界,扭曲的蟲洞?另外的宇宙?物質的鏡像?
    宇宙外面有什麼?既然想知道宇宙外面有什麼,那就必須先說下人類目前觀測到的宇宙有多大,哪一個才是外面。我們把宇宙一層一層地剝開,從小到大排序。首先這是地球,我們都居住在這裡。地球的直徑是12,742千米。接著是太陽系,太陽系的直徑是80AU。
  • 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
    通過現代技術測量,人類發現地球直徑12000公裡,周長40000公裡,地表面積5.1億平方公裡,其中陸地面積1.5億平方公裡,佔21%,海洋面積3.6億平方公裡,人類不僅測量過地球的大小,我們還知道太陽系的大小是2光年(包括奧爾特星雲),銀河系的直徑是10萬光年,銀河系至少有1000億恆星。
  • 從太陽繫到可觀測宇宙
    銀河系可直接觀測的直徑大約10~20萬光年(不過最近有藉助周圍星系運動的最新研究表明,如果從引力角度考慮可能有上百萬光年) 太陽系位於銀河系的獵戶座旋臂
  • 宇宙究竟有多大,眾多理論表明宇宙並非無限大
    千百年來,當我們仰望星空的時候,都經不住思考一個問題,這個宇宙到底有多大,宇宙是不是無限的,宇宙之外到底是什麼樣子。雖然人類對宇宙充滿了好奇和疑惑,但是不可否認,人類在未來的幾百年甚至上千年都無法搞清楚這些問題。
  • 【科普】宇宙有多大?
    其實大家都知道宇宙很大,卻一直說不出來有多大,直到近代有了各種手段才將可觀測的宇宙範圍計算出來。通過計算,可觀測宇宙的直徑約為930億光年。這個數字太大,我們無法想像。的確,在我們人類的眼中,太大事物都過於抽象而無從設想,尤其是採用了「光年」這個長度單位更是讓人難以想像。
  • 宇宙到底有多大?在遙遠宇宙的邊緣,有一堵「牆」存在!
    在銀河系裡,像太陽系這樣的星系至少還有2000億個。2000億個是什麼概念?整個銀河系的直徑就有20萬光年,也就是說,就算人類的速度可以達到光速,想要走出銀河系也要整整20萬年,更不要說光速在我們看來是一個根本無法達到的速度了。
  • 地球是可觀測宇宙的中心?科學家:宇宙一直在膨脹,它沒有中心
    當我們知道可觀測宇宙的直徑是930億光年的時候,心中不禁有了一個疑問,這是怎麼計算出來的?答案和地球有關,地球的位置恰好處於可觀測宇宙的中心區域,從地球到可觀測宇宙的邊緣地帶的距離是465億光年,可觀測宇宙自然就是930億光年。還有個不能忽視的因素,宇宙一直在膨脹。
  • 465億光年之外的宇宙是什麼?
    天文學家根據現有的觀測數據推算出,我們所能觀測到的宇宙半徑為465億光年,地球處於中心。那麼,地球真的是宇宙的中心嗎?為什麼宇宙只能觀測到一部分?465億光年之外的宇宙又是怎樣的呢?從地球上觀測,不管是什麼方向,最遠只能看到465億光年,這就是所謂的可觀測宇宙。