为什么宇宙只有138亿岁,直径却有920亿光年?

丑小吖


问题的关键在于,忽略了宇宙的整体膨胀。

先来说说宇宙年龄的测定:

对于宇宙年龄的精确测定,首先还要感谢来自于美国的两位科学家,威尔逊与彭齐亚斯,1964年,他们俩在改造地面天线系统时,意外的发现了宇宙微波背景辐射,后来俗称3K辐射,简称CMBR。

什么是宇宙微波背景辐射,可以看做为婴儿宇宙时期的第一缕光线,当时的宇宙温度稍稍降低,空间稍稍变大,光线得以传播,亦可以称之为宇宙大爆炸的余晖。

所以,只要精确的描绘出宇宙的背景辐射,那么便可以精确的测定年龄,经过了几代望远镜的努力,终于将宇宙年龄更精确的测定为138.2亿岁。

再来说说为什么可观测宇宙直径为930亿光年:

对于观测范围的测算,需要人类接收到来自于更遥远宇宙深处的光线,通过对光的红移值,以及哈勃发现的星系红移,以及之后得出的哈勃常数、哈勃定律、退行速率,便可以得知人类接收到的最遥远的光线的光源,现在它究竟距离我们多远,也就是共动距离。

可观测宇宙的半径465亿光年就是得出来的共动距离,何谓共动距离,简单点说,随着宇宙的快速膨胀,它们之间的距离会迅速变大,并且,按照哈勃常数来看,在距离地球很远的地方,那里的星系

随空间膨胀远离地球的速度超过了光速(并不违背相对论。)

所以,宇宙的直径才变得如此之巨大。


一枚游戏科幻迷


关于这个问题,有些人可能会这样反问:“为什么小明只有15岁,但身高却有1.8米?”会这样问的人,其实是完全不清楚宇宙演化是怎么回事。

相对论告诉我们,任何物体的运动速度都不能比光速更快,这意味着年龄为138亿年的宇宙,当年从奇点开始膨胀至今的半径不应该超过138亿光年。然而,事实上,宇宙的范围远远比这个更大,仅可观测部分的半径就有465亿光年,而不可观测部分可能高达十几万亿光年。那么,这究竟是怎么回事呢?

为解答这个问题,需要知道宇宙是如何变得越来越大。宇宙变大源于空间本身的不断膨胀,而不是宇宙在一个无限空间中不断变大。空间不断无中生有,这就会使得宇宙越变越大。相对论限制物体在空间中的运动速度不能快于光速,但不限制空间本身扩张的速度超过光速。

想象一下,假如随着空间膨胀,每隔一秒距离增加一倍。那么,原先1米的距离在空间膨胀后变为2米,膨胀速度为1米/秒;原先10米的距离在空间膨胀后变为20米,膨胀速度为10米/秒;原先100万千米的距离在空间膨胀后变为200万千米,膨胀速度为100万千米/秒,这已经远超过光速。正是由于空间的持续膨胀,宇宙才在138亿年里膨胀到如今巨大的规模。


火星一号


宇宙年龄只有138亿年,但是直径有920亿光年,说明宇宙的平均膨胀速度是6.7光年/年,也就是光速的6.67倍。



很多人对此都感到奇怪,宇宙平均膨胀速度竟然这么大,岂不是完全超光速了吗?确实,宇宙膨胀的时候,是超越光速的。爱因斯坦的相对论认为宇宙内的物质,速度最高是光速。但是,这里注意的是,相对论只针对宇宙内物质进行光速限制,而不能够针对宇宙本身。宇宙是一个四维时空的集合,并不属于物质的范畴,故而它膨胀速度完全可以超越光速。要知道,科幻小说中的曲速引擎,就是利用压缩和碰撞时空实现的。



宇宙在奇点爆炸后不就,经历过一次暴胀阶段,在无穷小的时间段内直接导致了宇宙体积的巨大扩大,这个过程远超光速。之后,宇宙膨胀加速度虽有所降低,但根据哈勃常数显示,宇宙仍在加速膨胀,甚至边缘地区的速度仍然是高于光速的。


PhD肖


大爆炸理论目前最主流的宇宙模型,认为我们的宇宙诞生于大约138亿年前的奇点大爆炸,随后宇宙不断膨胀,到现在可观测宇宙的直径至少已达920亿光年。

宇宙才诞生138亿年,可观测宇宙的直径怎么就能高达920亿光年呢?岂不是违背了爱因斯坦的相对论?这是一个让很多人感到困惑的问题。

实际上,要弄明白这个问题,关键在于弄明白宇宙膨胀的一个要点——宇宙膨胀并不是宇宙在空间中膨胀,而是空间本身在膨胀。

而相对论中所谓的光速是宇宙中最快速度,指的是物体在宇宙空间中的运动速度无法超越光速。

也就是说,相对论中的光速限制对宇宙空间本身的膨胀而言是无效的,宇宙空间的超光速膨胀并不违反相对论。尤其是在暴涨时期,宇宙的膨胀速度达到了不可思议的程度——宇宙空间几乎一瞬间就在线性尺度上至少膨胀了10的26次方倍。

所以,尽管宇宙才诞生138亿年,但空间本身的超光速膨胀使得可观测宇宙的直径高达920亿光年。

若要问宇宙空间的膨胀为什么能超光速,最好的答案或许是——

The universe itself can do whatever the hell it wants to do !翻译过来就是宇宙他妈想干嘛就干嘛!


三体迷


宇宙的年龄自古以来科学家就不断在探索研究,不过最近这些年关于宇宙的年龄,科学通过宇宙微波背景辐射,观测遥远的超新星,宇宙的膨胀历史,基本上可以确定宇宙的年龄是138亿年,简单的来说,宇宙从大爆炸开始到现在已经存在了138亿年,而且现在科学家认为这个数字应该是比较靠谱的,假如我们现在所在的这个宇宙真的从诞生到现在已经138亿年了,跟科学家公布的宇宙直径为什么会有很大的差异?

按照常理来推算,宇宙诞生了138亿年,那么我们所观测到的宇宙在直径最大,不会超过276亿光年,这是按照常理来推断,应该也是比较靠谱的一种说法,可是我们实际所观测到的宇宙直径却惊人的达到了920亿光年,这跟我们所推测的276亿光年,有很大的差异性。

那么关于宇宙的这个年龄科学家究竟是怎样推测出来的呢?最初科学家利用望远镜观测对古老的星球上的铀光谱,结果发现最早的应该是在125亿年前,对于这个数字,科学家存在着很多不同的见解,最初认为宇宙的年龄应该是在这个数字到160亿年之间。

关于宇宙究竟是从什么时候开始,最终又会到什么时候结束,这其实是宇宙给我们人类制造的最难解答的一个谜题,不过现在关于宇宙大爆炸论,已经在科学界得到普遍的认可,基本上大家已经默认宇宙应该就是在138亿年前的大爆炸之后形成的。

假如宇宙的年龄真的是138亿年,那么另一个困扰大家的问题就是宇宙的直径,按常理来说,宇宙的直径应该是不会超过这个年龄的两倍,可是现在所观测到的920亿光年又是怎么回事呢?

在这其中就涉及到了一个光速的概念,光速可以说是宇宙存在的基本特性,要研究宇宙的大小以及宇宙的各种奥秘,其实都依赖于光速,光速在真空的环境之中,其速度应该是每秒186,282英里,当光经过138亿年的旅行,那么光就会向前进超过138亿光年的距离,那么这样来说,这道光线到达我们这里,其半径最起码应该在460亿光年左右,那么宇宙的直径就最起码要在920亿光年以上。

这样来说可能比较抽象,你很多人还不是很了解,这究竟是怎么一个问题,其实可以这样来理解,当我们两个人并排站着,中间只有一米的距离,可是所占的这个位置并不是一成不变的,而是不断在向两边膨胀,拉伸距离,而拉伸的这个速度却要比步行的速度更快一些,这样虽然一个人向另一个人在不断的走,但所得到的结果却是两个人之间的距离越来越远,这就是宇宙膨胀的问题。

我们现在所处的这个宇宙也并不是一成不变的,而是不断的在膨胀,宇宙的这个膨胀速度反而要比我们现在光的速度更快一些,所以我们并不能够将宇宙的年龄跟你都在直线进行直接的对比,一定要考虑到宇宙的加速膨胀问题。

不过我们现在所观测到的宇宙各个星系,并没有违反了现在所知道的这些物理定律,也就是说在宇宙之中没有任何的星系,比光速的运动速度更快,只不过是太空的每一个部分都在向外拉伸,这种拉伸并不是简单的往外退,而是时空所有的星系,行星以及星球都是拉伸。

对于宇宙现在这种不断膨胀的状态,其实存在着负面的影响,如果这种扩张一直在持续,那么我们能够看见的宇宙的地平线将越来越小,最终物体之间的光将无法传递。就像是我们在地球之上,本来某一个东西在我们的眼前,但是由于中间的距离在不断的膨胀,最终这些东西离我们越来越远,甚至是超出了我们的视线范围。

这些物体或者说宇宙之中的这些足够遥远的星系最终将消失,不过这些随着宇宙膨胀,距离我们越来越远的星系一般都是最古老的一些最初形成的星系,可能这些信息现在基本上都已经不存在了,或者说这些星系可能现在就已经不在我们的视线范围之内。

所以关于宇宙的138亿光年的年龄,其实就现在来说还是比较靠谱的,而关于宇宙的直径为920亿光年,这两者之间其实是相对独立的,并不能够简单的认为直径就是年龄的两倍这么简单。至于这个说法到底是不是靠谱 ,这还需要科学家的持续研究和探索。

感谢浏览,欢迎大家发表自己的看法!


三丰


答:这是宇宙膨胀理论,利用哈勃定律计算出来的,不一样的原因主要是因为宇宙在膨胀。


这里面有几个误区:

首先900多亿光年,指的是我们目前可观察宇宙的直径,并不是宇宙的真实直径。

假如宇宙是不膨胀的而是稳定的,宇宙从诞生到现在都是一样的直径,那么宇宙年龄就应该和当前的可观测宇宙直径一样,因为我们能观测到最远的距离,就是宇宙年龄对应的光传播的距离。



但是目前的宇宙学模型告诉我们,宇宙是膨胀的,所以遥远的光向地球传播而来时,这个光子已经走过的路在发生膨胀,所以我们能看到的最远距离的光,比如138亿年前的光,它在138亿年前的位置,已经发生了膨胀,所以这个距离要远于138亿光年,根据哈勃定律算出来就是900多亿光年。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,还有点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


因为这138亿年里,宇宙一直在膨胀。

我记得最新数值好像是半径465亿光年,直径930亿光年。这并不是宇宙的实际大小,而只是可观测宇宙的大小,也就是说,宇宙实际上膨胀得比这更大。。。。至于有多大,现在好像还不知道,我也不知道为什么算不出来( '▿ ' )我觉得应该可以算出来的( ’ - ’ )

至于为什么膨胀得这么大,这其实很好理解。在宇宙诞生初期出现一次疯狂的暴胀,宇宙在极短时间内从普朗克尺度膨胀到宏观尺度,(至于为什么会膨胀,不知道=_=)暴胀结束后开始减速膨胀,而早期宇宙是超光速膨胀的,以至于任意两点间都无法通过光速交流信息,这就产生了那个可观测宇宙以外的不可观测宇宙◐∀◐

然后重点来了,宇宙膨胀速度降低到光速以下,两点间可以交换光子,然后恒星出现,发出的光开始射向远方,而宇宙继续膨胀。我们来把现在早期宇宙一个区域划分为abcdefg........xyz(共25等份),地球是z,这个宇宙区域的边缘是a,而中间的区域是等分的,每一份为一个单位距离,它们之间的膨胀速度也是相等的,假设当光子从a点的恒星发出,在1个单位时间后到达b点,这一个单位时间各点间膨胀1倍,这样b-z的距离从24个单位距离变成24×2=48个单位距离,宇宙膨胀速度稍微变慢。大约又一个单位时间后,光子从b到达大约b-c间中点处b1,各单位距离间又膨胀了差不多1倍,b1-z距离膨胀为47×2≈94个单位距离.......如此下去。。。

你会发现,即使单位距离低于光速膨胀,a-z之间的距离也会超光速膨胀,你只需要把单位时间改为年,单位距离改为光年就好理解了。

本来想画个图的,太晚了,还是算了😄放张引力透镜吧。


星宇飘零2099


依人类现今科学水平,根本就无法回答此问题,别说是我,就是中国科学院的科学家也无法回答!因为人类对宇宙的一些理论,比方说宇宙年龄为138亿年等等之类的说法,全是猜想,真的只是猜想,根本就无法去证实。

对那些证都无法去证实的理论,根本就不存在有正确的答案。

至于那些在本平台给出了答案的网友,大家愿意相信就去相信,不信就不信,随便大家。反正,我不信,人类对地球上千年万年之前的事都搞不清,更别说去搞清无限的宇宙了!

知之为知之,不知为不知,大家在科学技术问题面前,一定要坚持真理,实事求实。

毕竟,科学是门严肃的东西,不比误乐随便说,你就哪怕说凤姐是个美女,也不范规!更不存在审核通不过!

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用户创维


从现在主流的宇宙标准模型上来讲,宇宙存在6个时期:

  • 普朗克时期(0~10^-43秒);

  • 暴涨(10^-36~10^-33秒);

  • 重子不对称性:重子多于反重子;

  • 大爆炸元素合成(10s~20mins);

  • 微波背景、宇宙黑暗时代;

  • 结构的形成:恒星、行星、星系等;


其中宇宙暴涨阶段就是在极短的时间内10^-36~10^-33秒内,宇宙的线性尺度增加了10^26大。这是什么概念?算一下就知道了,大概是光速的10^48到10^51倍,这是多么恐怖的存在,光速我们平时都无法想象,跟别说超过光速的亿亿亿亿....倍了。

宇宙暴涨解决了如今宇宙中许多不可解释的问题。其中最重要的是:

  • 宇宙在大尺度上密度的极端均匀,即视界问题。

  • 宇宙空间的极端平整。

  • 没有磁单极的产生。

通过宇宙暴涨阶段,让宇宙快速成为一个直径巨大的哈勃球。如今的可观测宇宙为920亿光年,随着科技的发展,相信会有更多的理论得以技术支持,宇宙会更加庞大。

Mr生活家


我们一直很好奇宇宙到底是什么时候产生的?他的年龄有多大

探索宇宙, 是一个神秘的话题,但是我们在竭尽所能的认识我们存在于其中的宇宙,宇宙到底有多大了?

2007年,白矮星被天文学家们利用哈勃太空望远镜观测到, 这是迄今为止所发现的最古老的星体。这一发现为确定宇宙年龄提供了一种全新的途径。


据此科学家们演算出的宇宙年龄约为130亿年~140亿年。

这些古老白矮星是在一个名为m4的球状星团中发现的,这个星团位于天蝎星座, 距地球7000 光年。经过分析,天文学家在美国宇航局的新闻发布会上介绍说,这些白矮星的年龄 誉为120亿年~130亿年 白矮星被称为测量宇宙年龄的理想“时钟" ,因为它们是宇宙中早期恒星燃尽后的产物,随着年龄的增长而逐渐冷却下来。虽然借助白矮星来估算宇宙的年龄, 就好比通过灰烬来推测一团炭火是什么时候熄灭的一样简单。

但在实际观测的过程中有很多需要克服的问题, 例 如白矮星会由于不断冷却而越来越暗淡。 “哈勃''太空望远镜的观测能力在观测m4 球状星团的过程中发挥到了极限。由于被观测到的这些白矮星光线极其微弱,亮度不及人眼所能看到的最暗星体的十亿分之一, 因而观测极其费力。


根据哈勃太空望远镜早先的观测结果显示,宇宙中的首批恒星, 最早可能是在诞生宇宙的大爆炸后不到10 亿年间形成的。而新发现的白矮星前身就属于宇宙的第一批恒星。

这一发现对推算宇宙年龄来说意义重大因此将首批恒星诞生的10亿年考虑进去, 再结合对白矮星的最新观察结果,天文学家推算出宇宙的年龄应该为130亿年~140亿年之间, 这与早先的 一些结果基本相符


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