直徑930億光年的可觀測宇宙是啥意思?真正的宇宙有幾萬億光年嗎?

2020-12-15 宇宙新思維

雖然宇宙非常大,大的超出我們的想像,但也不能隨意說它有幾萬億光年,這需要觀測和計算。

一,可觀測宇宙的概念和目前的大小

題目中說的整個宇宙的直徑930億光年,實際上這只能叫「可觀測宇宙」,是一個以觀測者為中心的球體空間,包括目前從地球上觀測到的所有物質,

可觀測宇宙

因為自宇宙開始膨脹,這些物體能夠產生電磁輻射以來,這些電磁輻射就有機會到達我們地球,也就是說物體發出的光有足夠的時間到達觀測者。

大爆炸

「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。因為沒有任何物質傳播的比光快,所以在宇宙年齡範圍內,任何距離我們比光傳播的更遠的物體都不能被探測到,因為它們發出的光還沒有到達我們的探測器,一句話,可觀測宇宙就是由於光速限制而目前能看到的範圍相對應的現在的宇宙區域。因此可觀測宇宙的大小與宇宙年齡有關,隨著宇宙年齡的增大,可觀測宇宙的直徑還會增大。根據現在138.2億歲的宇宙年齡,人們計算出可觀測宇宙是以地球(觀測者)為中心,直徑為930億光年(因為宇宙空間是超光速膨脹,所以大於138億光年)的宇宙範圍。

二,宇宙的「未來視界」

可觀測宇宙的邊緣隨著宇宙年齡增大而增大,但根據哈勃定律,宇宙中遙遠區域的膨脹速度超過光速,這意味著處在未來視界以外的天體在無限未來的任意一個時間點永遠都不會進入可觀測宇宙範圍,因為從那些天體發出的光永遠不會到達我們,這個「未來視界」就是最大的可觀測宇宙的邊緣,如果宇宙一直膨脹下去,經計算,未來視界的同移距離為620億光年,這是可觀測宇宙的最大值。

三,整個宇宙和可觀測宇宙的關係,整個宇宙的大小估計

由上面的分析可知,可觀測宇宙之外的物體我們是看不到的,更不可能知道任何與我們沒有任何因果關係的事物,因此無論是通俗還是專業上,「宇宙」一詞與「可觀測宇宙」一詞互用。當然整個的宇宙按理說應該比可觀測宇宙大,那整個宇宙能有多大?有沒有幾萬億光年大?

根據宇宙暴脹理論,有人計算出整個宇宙比可觀測宇宙大250倍,大約2645億光年半徑;有人計算出整個宇宙半徑有11萬億光年;更有甚者計算出整個宇宙比可觀測宇宙大3x10^23倍,半徑合300多億億光年。如此算來,離我們幾萬億光年有星球也不奇怪,但正如上面所說,我們既沒必要研究它們,也不可能看到或知道它們的情況,包括它是什麼和距離我們多遠?我們只能知道可觀測宇宙外有星球而已,而不會知道是什麼。

四,另一種情況

當然有人認為:如果宇宙是有限的,整個宇宙也可能比可觀測宇宙小,他們認為距離很遠的天體其實只是一個較近的天體發出的光繞著宇宙移動而產生的複製影像。宇宙天體及其它們的影像就像在一個麵包圈結構的範圍內放電影……

這樣一來,更不會存距我們幾萬億光年的某星球了,因為我們的可觀測宇宙才465億光年直徑,而實際宇宙還要小的多。不過如果沿著麵包圈不停地轉下去,某星球遲早有一天離我們幾萬億光年的路程了。

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  • 可觀測宇宙之外是什麼樣的?與黑洞是否有聯繫?
    自從發明天文望遠鏡之後,我們對宇宙太空的視野和探測範圍日益拓展,逐步意識到宇宙的不同層級結構,比如地球處於太陽系中、太陽系圍繞銀河系公轉、銀河系又位於本超星系團、本超星系團處於室女座星系團之內,而室女座星系團又是可觀測宇宙中的一個普通成員。如此類推,宇宙似乎無窮無盡,不過,隨著宇宙膨脹理論的確立,人們對宇宙的發展演化的歷程越來越清晰,對於宇宙的整體狀態也逐漸明確了起來,那就是宇宙是有界無邊的。