宇宙年齡才138億年,為什麼直徑是930億光年

時間 2022-01-18 05:10:13

1樓:匿名使用者

【宇宙年齡138億年】

目前對於宇宙演化的主流科學觀點就是奇點大**,人類對於宇宙的認識是一個漸進的過程,在遠古時期大家都認為我們生活的世界就是一個無限的平板,而非是在一個球體的表面,而隨著地心論、日心論的更替,我們的宇宙觀逐漸變化了,從太陽系到銀河系,最後再到本星系群、室女座星系團等等。

【可觀測宇宙直徑930億光年】

實際上930億光年,只是人類目前可以觀測到的宇宙範圍,也就是以地球為核心的一個半徑465光年的球體範圍。但這並不意味著宇宙的真實範圍,只是距離我們465億光年遠外的星系或者物質的光剛剛到達地球被我們看到,而距離更遠的光尚還沒有來到地球。更簡單的來說,可觀測宇宙範圍是和人類能產生因果關係的範圍。

如果換一箇中心可觀測宇宙直徑依然是930億光年,那也就意味著現在的真實宇宙大小遠大於930億光年,科學家預估不可觀測宇宙直徑至少在23萬億光年,這樣來看宇宙的膨脹速度已經遠遠超過光速了。只是宇宙邊緣的光在宇宙超光速的膨脹下,可能要很久很久之後才能到達地球。

【光速最快嗎?】

千萬提到了宇宙膨脹是超光速的,這是目前被認可的超光速案例之一,宇宙中光速並非是最快的,愛因斯坦對於光速的準確描述如下:

如果物體有靜止質量,那麼它的速度永遠無法達到光速,例如光子的靜止質量為零,它的速度就為光速,中微子等質量非常的小,但依然是有質量的,所以即使速度很快但還是無法達到光速;

資訊的傳遞速度無法超過光速,這一點也很好理解,目前資訊最快的傳遞方式就是光速了,例如無線電訊號等。

那麼在不違反上述兩個限制條件的情況下就可以實現超光速,首先宇宙膨脹本質上是膨脹的空間因此可以超光速;而量子力學中研究的量子糾纏,本身也是遠超過光速的存在,但是量子糾纏無法進行資訊傳遞。有的人說潘院士的量子通訊不是在用量子糾纏傳遞資訊嗎?實際上並非如此,量子通訊技術是加密技術,資訊傳遞靠的依然是電磁波;最後一個超光速的案例就是量子隧穿效應了,也是被允許超光速的存在。

宇宙大**及發展過程】

受到「大**」這個名詞的影響,很多人理解中宇宙有一箇中心,從這個中心向外輻射,實際上從宇宙膨脹的概念來理解,宇宙中處處都是核心。哈勃定律認為距離我們越遙遠的星系,它的退行速度也就是越快的,宇宙時時刻刻每一點都在膨脹。最開始科學家認為按照牛頓的萬有引力定律,宇宙應該在自身的引力拉扯作用下減速膨脹,這很好理解。

按照大**理論宇宙就像是在做初速度很大但受力和運動方向相反的運動,但是根據科學家的實際觀測表明宇宙正在做加速膨脹,這種實際情況是反常識的。那麼也就意味著宇宙在受到額外的力,來推動著它加速膨脹,同時抵消自身的引力拉扯作用。

最後科學家給這個看不見的手取名為暗能量,它的作用機制比較奇特,表現的是距離越遠斥力的效果越明顯,宇宙最初的演化是減速膨脹的,但是隨著時間的推移,宇宙距離的變大,超過一個臨界點之後最終開始加速膨脹,按照這樣下去宇宙最終會進入大熱寂的狀態,那可能是宇宙的終極命運了。

2樓:技術小輝

因為宇宙在誕生的時候,是瞬間膨脹而形成現在的宇宙的,所以宇宙年齡才138億年,直徑卻可以達到930億光年。

3樓:歷史和地理

因為光年不是時間單位,它是距離單位,它代表光在一年中所走的距離,所以它和年不是一個單位。

4樓:俺農村人士

說明宇宙膨脹的速度可能是光速的好幾倍,或許更多,因為現在科學家還是未能探測到宇宙的邊緣。

5樓:若在天涯歲月

138億年是時間單位,而930億光年是距離單位,這個是不相沖突的。其實這個930億光年也只是大概數值,因為到現在為止,以地球的現有科技水平,其實觀測不到這麼遠的地方,而且宇宙一直還在擴張。

6樓:光看不見

能保證以後不會變大嗎。明天后天再發明更高階的望遠鏡,看宇宙還這麼大媽。笑話!

宇宙歷史僅138億年,為什麼直徑卻有930億光年?

7樓:元龍出水

宇宙很大,我們通過不斷學習就已經知道,人類在整個宇宙中是渺小的存在,它不僅僅面積大,年齡也更是如此,宇宙的年齡達到了幾百億年,可以算作長生不老,在宇宙138億年曆史中,為什麼直徑卻有930億光年?這是兩個不同的單位,存在的時間並不能直接決定宇宙的直徑,就像一個人在20歲時一定要達到200斤一樣都是錯誤的結論。

8樓:技術小輝

因為宇宙膨脹的速度超過光速很多,所以宇宙歷史僅138億年,直徑卻有930億光年。

9樓:匿名使用者

因為他是宇宙最快的速度單獨分出來的一個單位,光的速度達到30萬公里每秒,真的是眨眼之間瞬間到達,地球距離太陽的距離差不多有上億公里,以光的速度都要行走幾分鐘,通過這個,我們大致可以知道宇宙的直徑差不多是幾百億個太陽和地球之間的距離。

10樓:匿名使用者

三、現在的宇宙科學家認為還在不斷向外擴張。最後一點就是關於現在宇宙的面積,科學家認為還在不斷的向外擴張,因為本身宇宙就是一個非常龐大的一片空間,同時向外擴張的時候,會向外爆發各種能量,而這些能量正是空間向外擴張的主要衝擊力。

年齡只有138億年的宇宙,為啥寬度卻有930億光年?

11樓:小顏愛遊戲

根據宇宙大**理論,宇宙目前的年齡約為138億年。宇宙最初從一個無限小的奇點膨脹而來,目前的寬度可達930億光年。由此可見,宇宙的膨脹速度已經遠超光速。

但相對論又指出,有質量物體的運動速度不可能超光速,而膨脹宇宙中的星系退行速度肯定超過了光速,這是一個明顯的悖論嗎?究竟是相對論錯了,還是宇宙大**理論錯了呢?

事實上,哪個理論都沒有錯,並不存在悖論。而且宇宙實際寬度遠超930億光年,宇宙之大超乎想象。即便宇宙膨脹速度遠快於光速,也不會與相對論矛盾。

奇點最初並不是在空無一物的空間中,宇宙最初沒有空間。隨著時間的推移,宇宙不斷膨脹,空間自身變得越來越大,宇宙膨脹其實是空間結構自身在不斷增長和擴張。

空間結構在每一處都會膨脹,導致空間中的星系會被互相拉開,星系之間被迫互相遠離而去。並且遠離速度會隨著距離的增加而變大,因為距離越遠,空間在單位時間內擴張得越多。

關於空間膨脹現象,我們可以通過氣球來簡單解釋。如果我們不考慮氣球的內部和外部,把氣球表面視作空間結構。在氣球表面上畫一些點,以此表示星系。

假設當氣球膨脹時,每過一秒,原來1米的距離會變為2米。

隨著氣球的膨脹,表面上的每個點都會遠離其他點。如果a點與b點之間相距1米,那麼,1秒後,它們相距2米,它們之間互相遠離的速度為1米/秒。如果a點與c點之間相距2米,那麼,1秒後,它們相距4米,它們之間互相遠離的速度為2米/秒。

以此類推,當兩個點之間的距離達到30萬千米時,那麼,1秒後,它們相距60萬千米,它們之間互相遠離的速度為30萬千米/秒,這已經超光速了(真空光速為299792458米/秒)。

雖然氣球上的點本身並沒有動,但氣球膨脹會讓點與點之間的距離逐漸變遠。只要兩個點的距離足夠遠,它們就會以超光速遠離彼此。

宇宙膨脹也類似於此,星系超光速退行是由空間本身膨脹所致,而空間的超光速膨脹不會受到包括相對論在內的任何理論的限制。因為空間不是物質,也不是能量,空間能以任意速度膨脹。根據目前的哈勃常數來計算,只要目前宇宙中星系之間的距離超過140億光年,由於它們之間空間的快速膨脹,它們之間互相遠離的速度就會超過光速。

正因為如此,即便宇宙才誕生了138億年,但宇宙的半徑能夠遠超138億光年。另外,直徑為930億光年是可觀測宇宙的大小,這是我們在地球上所能看到的宇宙範圍。因為空間在超光速膨脹,而宇宙的存在時間和光速都是有限的,所以我們只能看到有限大小的宇宙。

據估計,宇宙的實際寬度可能高達數十萬億光年,還有更大的宇宙是我們目前所無法觀測到的。

12樓:等一個深夢

宇宙膨脹的速度是要遠遠超過光速的,而且我們目前的探測手段其實是基於之前的宇宙微波輻射而推斷宇宙的年齡以及直徑的。

13樓:蘭斯里的萬事屋

這個其實也很容易理解呀,一個比較容易理解的說法就是一個人出生開始也是有寬度的。不是從0開始生長的。而宇宙在出生之前是否擁有寬度,這個從邏輯上來說也是可能的。

14樓:技術小輝

因為宇宙膨脹的速度比光速要快一些,而且奇點**的影響很大,所以年齡只有138億年的宇宙,寬度卻有930億光年。

宇宙誕生至今138億年,為何可觀測宇宙直徑有930億光年?

15樓:科學探索菌

眾所周知,宇宙的年齡是138億年,按照大**宇宙理論,宇宙中最早的光誕生於138億年前,宇宙膨脹至今直徑頂多是276億光年。那為什麼科學家們說目前的可觀測宇宙的直徑為930億光年?

宇宙在超光速膨脹並沒有違反任何物理規律。愛因斯坦的相對論中說真空中的光速是宇宙中物體運動速度的極限,那說的是有靜止質量的物體的運動速度不能超過光速,卻並沒有規定空間的膨脹速度不能超過光速。我們的宇宙之所以這麼大,就是因為空間在持續不斷的以超光速膨脹。

20世紀20年代,美國天文學家埃德文哈勃發現河外星系正在遠離我們。河外星系的視向退行速度與距離成正比,離我們越遠的星系退行速度越快。據美國宇航局公佈的最新測量結果,星系距離我們每增加326萬光年,退行速度就增加74千米每秒。

上圖為愛德文·哈勃

哈勃的這一發現使我們認識到宇宙正在膨脹。而且據此還可以推斷,在很久很久以前,宇宙之間星系之間的距離更近,物質密度也更大,那麼早期的宇宙可能誕生於一個原始火球,這為大**理論提供了有力的證據。

星系之間之所以在相互遠離,就是因為宇宙空間在膨脹,而不是由於星系的運動造成的。我們可以這樣理解宇宙空間的膨脹,相信許多人都吹過氣球吧,當氣球膨脹時,氣球上任意兩個點之間都在相互遠離,距離被拉昇,而宇宙空間的膨脹就與它類似,因而宇宙並不存在於一個特殊的膨脹中心。把氣球上的點換成星系,那麼就很好理解星系之間為什麼會相互遠離了,並且距離越遠的相互遠離的速度越快。

如上圖所示,宇宙像氣球一樣膨脹。

通過對遙遠超新星的觀測,科學家們發現宇宙不僅在膨脹,而且目前正在加速膨脹,發現了該項研究成果的三位天體物理學家也共同分享了2023年的諾貝爾物理學獎。究竟是什麼原因是宇宙加速膨脹?科學家們認為這與佔宇宙總質能68%的暗能量有關。

上圖為宇宙的膨脹歷程

哈勃通過星系的光譜發現河外星系在遠離我們。哈勃發現河外星系的光譜線會向紅端移動,距離越遠的星系紅移量越大,這被稱之為宇宙學紅移。之所以會產生紅移,就是因為空間的膨脹把光波拉長了。

產生這種紅移現象的原因是空間膨脹而不是星系遠離造成的。

有三種原因可以產生光譜紅移現象,包括多普勒紅移、宇宙學紅移和引力紅移。多普勒紅移是由於觀察者和光源的相互遠離而產生的;宇宙學紅移是由於空間的膨脹產生的;引力紅移是受引力源作用而產生的,需要黑洞級別的引力源才能產生明顯的紅移現象。在較近的區域內,由於星系的視運動較明顯,多普勒紅移與宇宙學紅移很難區分開來,只有在相當遙遠的距離(上億光年以上)上才能區別這兩者所引起的譜線差異。

正是因為以上發現,才證明了宇宙空間在膨脹,而不是星系在遠離。我們並不處於宇宙中心,在任何位置觀測得出的結論都是星系之間在相互遠離,而我們所看到的這種現象正是宇宙空間的膨脹造成的。

那是因為在幾百萬光年以內的小尺度範圍內,引力的作用強度遠大於迫使空間膨脹的力量,只有在大尺度範圍內才能看見天體之間在相互遠離。

正因為如此,星系內部才觀察不到宇宙在膨脹,星系也正是在引力的作用下才維持穩定的。雖然宇宙在膨脹,但仙女座與銀河系正在引力的作用下相互靠近,據科學家**,在30多億年之後,仙女座星系和銀河系將會發生碰撞融合,形成一個更大的星系。

最早的光從宇宙誕生之初就開始傳播,光以光速在宇宙中傳播了138億年才到達了我們的眼中,正是因為空間的超光速膨脹,才使光僅用一百多億年的時間就走完了幾百億光年的路程。按照大**理論模型計算,在電磁波範圍內可觀測宇宙的直徑有922億光年。

根據大**理論,在宇宙誕生之初的38萬年時間裡,宇宙間還是一片混沌,物質的密度很大,光也不能自由的傳播。這意味著這段時間內的情況用光是觀察不了的。即使這麼短的時間,宇宙就已經膨脹了8億光年,因為當時宇宙正處於暴漲時期。

要想觀察到這段時間內的情況就需要用到引力波。

如圖所示,天體之間的引力作用在空間中激起漣漪,形成引力波,並向遠方傳去。

那麼合計起來可觀測宇宙的直徑就是930億光年了。算上不可觀測的部分,宇宙的實際大小肯定還要大上很多。

如果未來宇宙繼續加速膨脹,那麼總有一天,星系之間將會變得非常遙遠,以至於附近其它星系的光永遠也不能被我們所觀測到,宇宙將會變成一片黑暗和死寂。

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