宇宙有多大?

一位末小影


宇宙探索的历史

在中国有一句古话,记载在《尸子》当中:

上下四方曰宇,往古来今曰宙。

说的直白点就是,宇宙是空间和时间的集合。而在西方,尤其是在古希腊时代,当时的学者就已经有了很深刻的宇宙观。只不过,无论是东方还是西方,他们所认为的宇宙大小要远远小于我们现在的认识。古希腊最终有托勒密构建成了一套极为完善的日心说。在这套理论当中,地球处于中心,(实际上是稍微偏心的。)宇宙中的天体都绕着地球在转,最外圈还有一个最外层天球,古人认为那些平时看着不咋懂的星体就好像镶嵌在最外层天球上。而宇宙空间的大小就是最外层天球的大小。

后来,我们也知道,哥白尼提出了日心说,颠覆了托勒密的理论。但是,这个说法并不准确,日心说也就是《天球运行论》两次只发行了1000册左右。(一般说是天体运行论,其实这个翻译是有问题,当时并没有天体的概念。)因此,这理论只是在学术圈引起了注意。而日心说真正被认可是在伽利略和开普勒的努力下,尤其是开普勒提出了开普勒三大定律才确立下来。

不过,对于“宇宙到底多大?”这个问题,日心说并没有解决的比地心说好,实际上,在这个方面的改善几乎为0。而开普勒的三大定律其实留下来了一个问题,那就是为什么天体运行的轨道是椭圆?

解决这个问题的人是牛顿,他提出了万有引力定律解决了这个问题。但同时万有引力定律也让牛顿很痛苦。因为原本对于宇宙的大小认知就是天球大小。而如今,如果只有天球大小,那在力的作用下,天体都会往中间聚合,最后收缩到一个点上。于是,牛顿为了解决这个问题,他不得不假设宇宙是无限大的,这样宇宙处处是中心,处处引力平衡,也就不会收缩到一个点上了。

目前对于宇宙大小的认识

虽然上文我们只讲到了牛顿,但我们不难发现,实际上对于宇宙大小的认知是伴随着科学理论的发展。而我们研究宇宙整体的演化情况的学科其实是宇宙学。我们几乎可以认为从牛顿之后,一直到爱因斯坦、哈勃、勒梅特,人类对于“宇宙到底多大?”的看法才开始发生本质的改变。那具体有什么改变呢?

首先,对于宇宙的定义被延伸的,不仅仅是时间和空间的集合了,还是物质和事件的集合。根据爱因斯坦的狭义相对论,我们看待宇宙的不能仅仅单一从空间来看问题,而要结合时间来看,说到底就是要用发展的眼光看问题

那我们继续从牛顿遇到的问题说起,当时牛顿只发现了可见物质的引力。但实际上,目前观测的结果是这样的,我们能够观测到的物质其实只占宇宙总量的4.9%,剩余的是暗物质和暗能量。

而可见物质和暗物质都是提供引力的,那就会遇到牛顿所说的那个问题,就是宇宙要向内收缩。不过,实际上宇宙中还存在一种和引力正好相反的斥力,它是由暗能量所提供的,可以使宇宙空间膨胀。这里补充一句,宇宙的膨胀是均匀的,处处都是等效的。

因此,想要用动态的眼光看待“宇宙到底多大”,实际上就要看宇宙未来的发展趋势到底如何,是一直膨胀,还是减速膨胀,乃至加速收缩。

(之所以这么说,是因为宇宙大爆炸之后没多久,宇宙就开始在减速膨胀了。)

而衡量两者谁更强的方法其实是探测宇宙的平均密度,科学家发现,平均密度在一立方米大概一个氢原子的水平,宇宙就几乎处于平衡状态,而如果密度大于这个临界密度,宇宙就会收缩,如果小于临界密度,宇宙就会膨胀。而目前观测的结果是略小于临界密度,也就是说,按照目前的观测结果,宇宙未来的宿命就是一直膨胀下去。

如果是这样的结果,我们只需要知道宇宙现在到底有多大就行。而这个结果其实很出乎意料,按照目前从普朗克卫星发回来的数据看,我们可以得到宇宙的形状,在千分之六的精度上,宇宙是不完全的,是平坦的。也就是下图中第二种情况,这种情况预示着宇宙实际上现在已经就是无限大的。

也就是说,按照目前的观测结果就是,宇宙是无限大,并且宇宙还在加速膨胀,也就是说,如果平均密度没有发生骤变,宇宙将会一直加速膨胀下去,一直处于无限大的状态。


钟铭聊科学


宇宙诞生于137亿年前的一次大爆炸,此后处于不断膨胀的状态,这样的膨胀速度接近光速,可以说目前宇宙正在以接近光速的速度扩张,哈勃观测到的遥远星系的红移证实了宇宙正在膨胀这一事实,而研究表明,我们的宇宙正在加速膨胀。粗略估计,宇宙的直径可能达到900亿光年以上。不同的波段、不同的观测方式所能达到的观测极限是不同的。可见光波段最著名的深空观测非“哈勃深场”莫属。

1995年底,哈勃太空望远镜对大熊座的一块天区进行了深空拍摄。经过后期叠加处理,在仅144弧秒的影像中呈现出了3000多个遥远的河外星系,十分壮观。该图像发布后被许多科学论文引用。2004年和2012年,哈勃又分别完成了“哈勃超级深场”和“哈勃极端深场”的拍摄。目前可见光波段对宇宙最远的观测便是“哈勃极端深场”,展示了宇宙在132亿年前的景象,其中许多星系都处于年轻的状态,还有大量的碰撞星系存在。对宇宙的观测已经达到大爆炸之后的数亿年,这里也拥有大量的星系,研究星系的演化对于了解宇宙的未来是非常有帮助的,科学家之前发现,早期星系中的恒星寿命都比较短,这样不利于生命演化,从某个角度看,宇宙生命的出现是有一定的时间点,只有稳定的恒星才能演化出生命来。哈勃极端深场最年轻的星系距离大爆炸仅为4.5亿年,堪称是宇宙最古老的星系鼻祖。


川陀太空问答


目前已确认可观测宇宙的范围在930亿光年左右,而整体宇宙的大小我们还不能判定。

可能有人会问,这么大的尺度,是这么测量出来的呢?确认宇宙有多大,我们有很多种方法,由近到远,并且是相互验证的。

首先是近距离天体的测量,比如月球距离的测量,太阳即其他行星距离的测量。测量的方法很多,比如雷达波测量,激光反射测量,三角视差法测量等等。这些方法都是可以在地球上验证出来的,因此测量天体的距离是准确的。

其次,对于更远一些天体的测量,比如100光年以内的天体,主要还是三角视差法,这种方法可以测量100光年以内天体的距离,对于更远的天体,由于精度的问题,就需要用其他方法了。除了三角视差法,其他还有分光视差法,变星周光关系测距法等等,也是可以相互验证的。

对于更远的天体,距离在数万光年的范围,就需要用变星周光关系测距法,谱线红移法等方法了。

而对于上百亿光年的距离,可观测宇宙的极限范围,主要的方法就是谱线红移法。因为这种方法越是远的距离,谱线的红移就越明显,因此最适合遥远天体的测量。我们就是利用这种方法测量出最遥远的天体,也验证了理论上930亿光年的可观测宇宙范围。

而在这个范围之外,是不可观测的,是受宇宙物理性质的制约,也可以算是一种物理壁垒,因为不可观测,所以无法确定宇宙整体的大小。

未来我们是否有办法确定宇宙整体大小,目前尚无定论。


寒萧99


如来宇宙直径(7)

2018.5.6统计:

我们的宇宙----"如来宇宙"由于前阶段非常努力地大力夺取许多个外宇宙精华,从而导致"如来宇宙"直径己经爆涨到336421.6742亿光年.

最初"如来宇宙"创造成功后的直径仅有5000亿光年.

我们宇宙里存在的星系数量也就上涨达到64272761.56384189亿个星系.

现今"如来宇宙"的自转的转速己达到96.38765万亿公里/分钟.

最初"如来宇宙"的自转的转速达到7000亿公里/分钟.

2018.5.4起全天下共划分有108x2N个宇宙.大多数宇宙直径是5000亿光年左右.

我们宇宙每400亿年就是一次小轮回,每6000亿年就是一个大轮回.我们现处于第三次大轮回中的第15次小轮回的第193亿年时代.即还有207亿年后这次大轮回才结束而进入第四次大轮回的第一次小轮回的进化之中.

全天下共有108x2N个宇宙存在,均各自不断轮回进化之中.


宇宙时空联盟


人类目前最快的飞行器是旅行者(一号二号记不得了不乱说)。它是七十年代发射的。已经飞了四十年。为什么这么多年过去了,还没有超过它的速度的飞行器呢?因为它是借了木星土星的引力。它的速度是17公里每秒。

先默默感受一下这个速度

(以下数字取整)它飞了四十年,再飞两千年,它就可以飞出广义太阳系了。再飞四万年,它就可以飞到离太阳最近的恒星,我们称之为比邻星。这样的恒星银河系里面有三千亿。银河系中恒星的密度是比较均匀的。假设这些恒星排成一列。那么40000×300000000000=……年。它就可以遍访银河系中所有恒星。然而这是最少最少的数字,不排成一列的话,它飞遍银河需要调整无数次方向,要经历无数次加速减速。再想想17公里每秒的速度。

有一张叫做哈勃深空场的照片,它是哈勃对准你头顶天空的两千四百万分之一的天空拍摄的,它包含了3000个星系。星系的密度也差不多是均匀的。再列一个算数,40000×300000000000×24000000×3000=……年。其实这个账算的比上一个更不靠谱,因为星系之间空间没有算。

以上算的只会比实际的更小。另有一个说法,假设我那胡扯的算数靠点谱。它也只占可观测宇宙的百分之四。

其余的回答也都很精彩,但我一直觉得这么算比较直观。


圈圈167


宇宙到底有多大?这是一个人们无法想象的问题。古人说,“上下四方曰宇,古往今来曰宙”,指的便是宇宙根本没有时间和空间的边界。在今天的天文学家眼中,宇宙是在130 亿-150 亿年前的大爆炸中形成的。当时,一个温度极高、密度极大的原始质点发生大爆炸,强烈膨胀辐射的物质凝聚为星云,然后演化为各类天体, 包括星系、恒星、行星和卫星。

仰望宇宙, 我们看得见的星星几乎都是恒星。由于距离太远了,它们看上去只是在冷寂的太空中孤独飘零。宇宙的尺度大得几乎无法让人理解。科学家认为,在可观测宇宙中有大概1000 亿个星系,每一个星系都有数以亿计的恒星。其中,最小的矮星系可能仅有大约1000 万颗恒星,最大的巨椭圆星系则可能有100 万亿颗恒星。造就地球万物生长的太阳,只是沧海一粟。

其实,每颗恒星都是一个火热的太阳,汹涌的热浪不断地从这些大火球中吐出来,射向广漠的宇宙空间。即使是最坚硬的金属,都会在这种热浪中熔解甚至化为气体。但是,人类可以看到的天体只是宇宙中极小的一部分。漫无边界的宇宙,绝大部分是被看不见的暗物质和暗能量所充斥着。科学家甚至宣布,已经在银河系中心发现了反物质,宇宙中的黑洞便是连接物质和反物质的时空隧道。即便是巨大无比的恒星,也会像人类一样经历成长和死亡的过程,变成白矮星、中子星或者黑洞。至于仍在太空中超期服役飞行的哈勃望远镜,也会在完成探索宇宙影像的使命后,最终坠毁在地球的大气层中。


草原独狼


宇宙有多大是个伪命题。伪命题的意思是不可能有答案。比如当我们说地球有多大的时候,前提是地球有边界,边界就是地表与虚空的界面。而宇宙不可能有这个东西,如果有,界面外面是什么?界面是一堵墙吗?即便真的有这堵墙,墙外面是什么呢?我们可以想象墙外面可能是实心的,实心就不是宇宙了吗?如果是空心的呢?那不还是宇宙的一部分?


一生相助


用史蒂芬霍金教授的一句话来说:“宇宙是有限而无界的。”举个例子来说,你在地球上行走,不管怎么走,也走不到尽头,但你却不能就此而说,地球是无限的。无限大这个词,是一个哲学化的名词,无限只是难以估量,是我们的测量工具或者是测量方法还不够先进,我们目前的能力还找不到边界,就可以定义为无限大吗?目前为止,人类最广袤的视野,就是1990年4月24日在美国肯尼迪航天中心发射的哈勃太空望远镜所展示给我们的,它的观测极限约为131亿光年,这也就是人类所认知的宇宙的大小。但是,马上要发射升空的詹姆斯韦伯太空望远镜可以进一步的拓展人类的视野,发现更多遥远的暗星体,我们依然没有找到我们所生活的这个维度的宇宙与其它许许多多个维度的宇宙之间的边界。宇宙的大小,会随着科技不断的拓展,但在可以预见的未来,我们一定会找到宇宙的边界的!


史瓦西半斤


很小的,没有人的胆大,胆大包天,天是指宇宙,所以胆都可以把它包起来,

又回来说真话,你想要多大就有多大,全靠人的想象,这又换一下,不用胆包,用脑装,脑海脑海,脑像大海,是脑中两碗豆腐花演的把戏,演吧,演得好,多数人赞同你就是当代中国姓氏的张斯坦李斯坦。很简单。


霜叶9975


你还是孩提时,外婆对你说要带你去草原玩,你肯定在想,草原比学校大操场要大一些吧,不,可能比我们这个镇还要大吧!宇宙就是小孩子想像中的大草原之大,也就是你心里想着多大,它就有多大,大到无以复加,大到你我的脑力吃不消的程度!


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