我們能看到的宇宙有多大,將來,我們可以看得更遠嗎

太陽系包括了奧爾特星雲的直徑是2光年,旅行者一號是人類飛的最遠的飛行器。飛行了42年,距離地球212億公里。要飛出太陽系,還需要飛3萬年。之後才能進入銀河系。

銀河系直徑20萬光年,包含了4000億顆和太陽一樣的恆星。總質量是太陽系質量的1.5萬億倍。

我們能看到的宇宙有多大,將來,我們可以看得更遠嗎

銀河系全景圖

銀河系和相鄰的仙女星系、麥哲倫星雲等50個星系組成了本星系群。本星系群直徑大約1000萬光年。

本星系群和周圍的100個星系組成了直徑約為1.1億光年的室女座超星系團。

室女座超星系團、長蛇座超星系團、半人馬座超星系團等10萬個星系組成了範圍5.2億光年的拉尼亞凱亞超星系團。

拉尼亞凱亞隸屬於雙魚-鯨魚座超星系團複合體。尺度大約是10億光年長,1億5千萬光年寬。

武仙-北冕座長城 由包括雙魚-鯨魚座超星系團複合體在內的,無數星系集群組成的巨大超結構,延伸超過100億光年。是可觀測宇宙中已知最巨大的結構。

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到這裡,以地球為參考系,光要飛100億年。這有多遠呢?太陽壽命還是有50億年,光速出發,飛到一半太陽壽命都到了,在這之前,太陽末期的紅巨星狀態會讓地球九死一生。人類如果沒有進化到極高科技水平,只有一波被太陽全部帶走的命運了。

人類最遠可以看到什麼位置呢?能看到這裡,甚至還超過了一些。美國的哈勃,中國的天眼,探測的距離遠達134~137億光年。哈勃是鏡頭被動接收到這些遙遠星系飛奔而來的光子。天眼是被動接收到它們產生的電磁波。

正是因為超級望遠鏡的存在,人類才能夠以地球為中心,繪製一幅局部宇宙地圖。這幅地圖,會隨著時間的向後推移,不斷的擴大。因為在未來,更遙遠處的光子和電磁信號,給它們足夠的時間,還會陸續到達地球。

但這個擴大範圍,並不能無窮遠。因為宇宙空間的不斷膨脹造成了距離我們越遠的地方,遠離我們的速度越快。距離每增加300萬光年,退行速度增加71公里/秒。到了一定的距離,疊加的空間膨脹速度超過了光速的運動速度。如果一個星系離我們的距離極度遙遠,那麼它發出的光我們就永遠無法收到。現在我們接收到距離我們465億光年的信號,在星系作為光源發出之時,距離我們只有4200萬光年。

這意味著武仙-北冕座長城之外,未來我們觀測到的極限是一個以地球為中心,半徑465億光年的球形宇宙。稱做可觀測宇宙。

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可觀測宇宙照片不好看,比這張差遠了

這像是一道道鎖鏈,將人類層層鎖住。用第一宇宙速度鎖住進入太空的腳步。而到了太陽系,鎖鏈由速度換成了時間,鎖住了人類走出太陽系的能力。進入銀河系,20萬光年的跨度讓人類在極長的未來內無法走出銀河系。而本星系群1000萬光年,則徹底斷絕了人類用速度進行星際遠征的可能。

隨後的一個接一個更大的星系,更象是用盡渾身力氣接住了一個大箱子,沒想到下一個箱子要大百倍千倍。而到了本星系群,一錘定音。好比用手一指運箱子的萬噸輪船“把它背到倉庫去”。室女座就不用說了。

對光來說,多遠的距離都無所謂,都是瞬時到達。飛出太陽系和飛出可觀測宇宙都是瞬間,用的時間都一樣,出發即到達。哪怕宇宙一頭到另外一頭,一樣瞬時,沒有任何區別。

質速關係式告訴我們,光速無法達到,哪怕接近光速質量都大的無法承受。除非靜止質量等於零。而超光速,只能是科幻小說裡幻想的一種運動速度。光已經是宇宙最快的速度了,時間的靜止決定了距離也不存在。何來超呢?時間倒流嗎?今天出發上個星期到目的地了。上飛船大叔,因為飛的太快,下飛船嬰兒?

這個宇宙,還是有宇宙規律的。1+1等於2,不會等於零。零即是沒有,不存在。放在那個星球會不存在呢?這是數學規律。時間是單向流逝的,靜止就是停止狀態,在我們這個三維宇宙沒有倒流的可能,要看祖母年輕的模樣,需要去四維空間時間是變量軸的世界裡。質能守恆定律,相對論等等,不光人類需要遵守這些規律,外星人也一樣,同一片天空,同一個宇宙,這是貫穿宇宙的因果律。聊的遠了,收。

看來,用速度去探險,恐怕耗盡地球的一生50億年,都走不出這半徑465億光年的大球了。但是,一定會有辦法,人類會走出這個保育球,去遨遊宇宙。

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可觀測宇宙只是基於目前人類的科學認知而定,並不是宇宙大小的尺度。星系發光,是各向同性的散發。一個位於可觀測宇宙邊緣的星系所發出的光子,既有向可觀測宇宙內飛來的,也有背向可觀測宇宙遠去的。在沒有目的地的飛行中,一路狂奔,直到在浩瀚空曠的宇宙中與物質發生碰撞。

可觀測宇宙之外,還是一樣的宇宙,沒有任何的變化。依舊浩瀚無垠,無邊無際,一重重的星系,一片片的星空。千萬不要試圖去看,那會視覺疲勞的。一輩子在看一部電影,無聊不。好不容易進入冰凍休眠個幾千年,醒來還在放這部電影。目前各種研究文獻對真實宇宙的大小,只有不同流派的各種理論性質的猜測。數據就不列舉了,因為沒有可靠性。

有沒有辦法可以看的更遠呢?有。

粒子間的各種弱相互作用會產生一種基本粒子,叫中微子。體積非常小,小的中微子體積只有電子的百萬分之一。質量非常輕,以接近光速的速度運動,只參與非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。因為非常難以探測,號稱宇宙隱身人。1956年才第一次發現。這些特性可以讓它毫無阻礙的穿透行星甚至恆星。非常適合用來探測深空為宇宙星空圖畫像。

2010年,全球最大的中微子望遠鏡,美國冰立方中微子望遠鏡在南極竣工使用。這是一個可以擴展我們已知極限的望遠鏡,在未來,一定會把可觀測宇宙的尺度再次放大。

一步一步,會有一天,人類會成為宇宙的主人,雖然我等不到了,但是我充滿信心

我們能看到的宇宙有多大,將來,我們可以看得更遠嗎

冰立方天文臺實景


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