分享

宇宙的年龄为138亿岁,为什么可观测宇宙直径达到930亿光年?

 12345csdms 2022-04-16
宇宙时空探索 宇宙探索 2022-04-14 20:49

宇宙起源于宇宙大爆炸,根据宇宙的演化史,科学家们计算出了宇宙的历史大约为138亿年。

根据爱因斯坦的狭义相对论,我们的宇宙存在光速限制,这就意味着,理论上被光速限制的宇宙直径只能是138光年,不会超过这个数,因为物体的速度不会超过光速。

但科学家们的计算结果却与这个数字相差甚远,可观测宇宙的直径竟然达到了930亿光年!为什么会出现这样的结果呢?

图片

我们来一点点分析。

如果我们的宇宙是静态的,就像我们眼睛感知到的那样,由于光飞行的速度是光速,很容易得出这样的结果:可观测宇宙的直径为138亿年。当然这个数据可能稍有误差,因为光在真空中的传播速度是光速,而宇宙中充满了物质,光的速度会受到影响,但不会相差太大。

但事实上,我们的宇宙并不是一成不变的,所有的物体都在不停地运动当中,光以光速飞行,同时物体也在运动中。根据相对速度来计算,两个物体远离彼此的速度可以接近光速的两倍,如此一来的话,可观测宇宙的直径最多就可以达到宇宙年龄的两倍,也就是276亿光年。

不过,除了各种物质的运动,科学家们发现我们的宇宙也在不停地运动,不停地膨胀,而且膨胀速度越来越快,目前已经远超过光速。

天文学家哈勃在上世纪20年代通过观察遥远星系的运动时发现了星系发出的光发生了红移,这说明星系正在远离我们,光的波长被拉长了所以会发生红移现象。如果星系飞向地球,光出的光就会发生蓝移。

图片

不仅仅是光线,声波也有类似的现象,被称为“多普勒效应”。下次有机会坐火车时你可以留意一下,当火车鸣笛时,如果火车向你驶来,你会发现鸣笛声会变得尖锐,如果火车远离你,你会发现鸣笛声变得低沉。

图片

光线发生红移,说明星系在远离地球,科学家也首次发现了宇宙在膨胀。而且在之后深入探索之后,发现宇宙膨胀的速度越来越快。

图片

根据哈勃定律,科学家们计算出了在宇宙加速膨胀的状态下,可观测宇宙的直径大约为930亿光年。

因为我们的宇宙在超光速膨胀,这意味着即便我们以光速飞行,也不可能达到可观测宇宙的边缘。

图片

同时,可观测宇宙的“范围”会变得越来越小。理论上分析,在遥远的将来,银河系可能就是我们眼里的“可观测宇宙”,因为银河系之外的星系都在加速远离,速度超过光速,距离银河系越远的星系远离的速度越快。

不过实际上,宇宙的膨胀并不会让所有星系都远离银河系,在局部地区,引力还是会占据上风的,比如说仙女座星系和银河系非但没有远离彼此,反而在相互靠近,大约35亿年后会相撞,融合为更大的星系。

但宇宙的加速膨胀是大趋势,这一切的幕后黑手是暗能量,占据了整个宇宙的70%左右!它关乎着宇宙的未来。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多