宇宙自诞生之时就在以极快的速度膨胀,那么是否意味着我们可观测宇宙的范围将会变得越来越小?

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为何月球会以每年3.8厘米的距离远离地球?原因就是宇宙膨胀。宇宙的膨胀导致各天体之间的距离每年都在增加,只是这种微弱的距离一般不容易发现,还是要利用微小放大法才能比较明显的看出来!

“宇宙膨胀”是一个学说,但其却有理论支撑,“宇宙学红移”是其最有力的证据

1929年,美国的一位天文学家提出了“宇宙膨胀”的学说。“宇宙大爆炸”理论认为,在距今150亿年前的时间,宇宙是由一个体积无限小,但能量和质量却很大的“粒子”产生爆炸后形成的。而自从“大爆炸”结束后,我们所能看到的宇宙就一直在发生膨胀。

其实“宇宙膨胀”并不会将我们可观测宇宙的范围变得越来越小,只能说“宇宙膨胀”它的作用将我们人类所能观测到最远的天体的距离扩大了。由于“宇宙膨胀”,各天体之间,各星系之间的距离都在缓慢增加,在这样的条件下,原本比较密集的星群,星云,星系都会逐渐变得稀疏,就像你在手中握一些珠子,然后你将珠子往地下丢去,在珠子掉在地上反弹之后,它们的距离会因为反弹而逐渐增加,从而变得特别稀疏。

按照“宇宙大爆炸”学说,可观测宇宙的不断膨胀,会使天体以及星系之间的距离逐渐增加并且高速原来,在未来的某一天,可观测宇宙中的宇宙物质会变得越来越稀疏,密度越来越小,最终我们所存在的“宇宙”就会变得“空空荡荡”,但并不会将可观测宇宙的范围变得越来越小,只能说可观测宇宙中的宇宙物质变得稀疏了,人类曾经所能观测到的最远的天体或者星系群在那时看不到了,而这也只是因为“宇宙膨胀”将其与太阳系之间的宇宙距离变得更加远。

在现在的科学界,有一个证据能够支持宇宙膨胀,那就是“红移现象”,“红移现象”有三种类别,分别是多普勒红移,引力红移以及宇宙学红移,而第三者“宇宙学红移”就是宇宙膨胀的一个有力证据。“宇宙膨胀”使天体发出的光波被拉长,而通过探测,这个被拉长的光波会在光谱中“变红”,由此被称为宇宙学红移。

同理,如果宇宙在收缩,那么天体发出的光波将被缩短,这个光波就会在光谱中“变蓝”,也就是蓝移。但是通过天文学家的观测,几乎所探测到的天体都在产生光波拉长现象,也就是“红移现象”,这也间接的证明了宇宙膨胀。


宇宙科学室


问答里很多关于宇宙膨胀,大爆炸的提问和回答了,言必大爆炸,论必宇宙膨胀,谈宇宙必930亿光年直径,已经说的很详细了,我就不赘言做基本介绍了。

可观测宇宙:指最大可以观测到的宇宙范围,包含了现在已观测的部分,和未来可观测到的部分。

已观测宇宙:我们已经可以观测到的宇宙

未观测宇宙:这里指将来可以观测,现在还没观测到的宇宙

可观测宇宙的范围,会被极远处超越光速的膨胀速度限制在一个极限尺度,超越光速远离我们的宇宙空间永远不能被观测到。目前可观测宇宙的范围是一个直径930亿光年的球形宇宙区域,将来随着共动距离的增加,可观测宇宙的范围将会变得越来越大。半径630亿光年,这是极限尺度,直径1260光年的可观测宇宙直径。

目前人类通过美国哈勃太空光学望远镜和中国天眼射电望远镜,可以接收到距离地球131~135亿光年的光子和电磁波。这就是目前已观测宇宙的范围,一个以地球为质心,半径约135亿光年的球形范围。

138亿年前,宇宙诞生后即开始膨胀。由于光速恒定,在宇宙膨胀初期,距离地球极遥远星体所发出的光子,现在还未到达地球。在未来,随着时间的流逝,它们会逐渐到达地球,那么我们已观测宇宙的范围会逐渐的变大。未观测宇宙的范围会相对缩小一些,但不会改变可观测宇宙的尺度。

930亿直径的可观测宇宙尺度,如何得来。

我们之所以能够观测到远达130多亿光年的距离,都是望远镜被动接收到传播至地球位置的光子和电磁信号。实际上,我们现在观测到的距离,已经接近了宇宙的物理极限。

宇宙诞生后38万年,随着膨胀的持续发生,宇宙空间逐渐变大,物质之间不再紧密相连,光子有了可以飞行的空间,宇宙第一缕光出现,光子开始了它们永恒的奔跑。今天用射电望远镜观测浩瀚星空,无处不在的微波背景辐射就是它们。

光行距离 固有距离 共动距离

直到和物质相撞,否则它们会永远奔跑直到宇宙结束。我们能观测到最远的光子就是138亿光年减去38万光年,因为光子只有这么多的奔跑时间。那么可观测宇宙的距离是不是D=ct,光速乘以138亿年呢?

不是,因为有宇宙膨胀。宇宙学中的距离,有很多定义,以上我们说的距离称之为光行距离,顾名思义,就是光行走的距离。很直观。我们用光谱分析所见光,会发现谱线向远离我们的红端移动,各星体之间在互相增大距离。这种互相退行的现象,称之为“红移”。

进一步的观测和计算可以表明,远离速度随着距离的增加而叠加,距离越远,退行速度越快。每增加300万光年,退行速度增加约70公里/秒,称为“哈勃常数”。那么在距离地球约144亿光年之外的距离上,宇宙膨胀的速度超越了光速。由于空间无限,速度无限叠加。

宇宙膨胀是观测大尺度宇宙结构必须要考虑的因素,通常在观测太阳系,银河系这些相对距离较近的星系,是忽略宇宙膨胀因子影响的。300万光年,70公里/秒的退行速度,这跨度远远超过银河系直径20万光年的距离,在近距离范围内影响因子远远小于各星体间互相的万有引力,潮汐力,星系质心的牵引等等因素。

月球,太阳的确因为宇宙膨胀而每年远离我们的几厘米数值,但都是无需去计算的微小变量。宇宙学一般在上亿光年的尺度上,才会引入膨胀因子计算。

因为膨胀在无所不刻发生,当我们在同一宇宙时间测得的两个星体之间的距离,才是真实物理距离,这个距离,叫固有距离。固有距离随时间变化而增大。如果宇宙是静止的,那么光行距离D=ct,就等于真实距离。但是不是。光子在飞行途中,路在不断的拉长,因此光行距离不能代表真实距离。

为使星系,星体的位置相对固定,需要统一时间坐标系,设定一个时间坐标,固有距离乘以尺度因子(通常用红移参数),随着宇宙膨胀而一起膨胀的距离,称为共动距离。共动距离相对不变。通常以今天为时间坐标,那么在今天,固有距离=共动距离。在未来,固有距离>共动距离。

举例说明:两个星体,在宇宙年龄25亿年的时候,相距50亿光年。A星向B星发出一束光,由于宇宙不断膨胀,B星在不断远离A星,结果这束光用了130亿年,直到宇宙年龄155亿年的时候,才到达了B星。而这时两个星系相距已经200亿光年,而B星看到的光还是距离只有25亿光年时发出的光。从B星看来,光发出的时候固有距离50亿光年,到达的时候固有距离200亿光年,光行距离130亿光年 。(以上参数随意设定,没有计算)

穷尽千里目 更上一层楼

什么时候能看到极限尺度呢?还要几百亿年,每过一亿年,扩大一亿光年的可观测范围。现在我们看到的很多遥远宇宙的星体,看见即是永别。劝君更饮一杯酒,西出阳关无故人。

465亿光年的可观测宇宙,是共动距离的半径,是理论测算的一个区域半径。并不是望远镜可以看到飞行465亿光年的光子,那不可能,超越宇宙的年龄了。这个距离,由宇宙膨胀而产生,和整个宇宙的大小没有一点关系,可观测宇宙之外是什么,当然还是宇宙。和无尽的时空相比,这一小片未来人类所能看到的区域,什么也不算。

有些文章把930亿光年直径认为是宇宙的大小,那是基本概念没有搞清楚。

有新闻报道距离地球最远300多亿光年的编号XXXX的星球被发现(具体详细数值不想查了,意义不大),是光行距离换算成固有距离来报道,也就是现在真实距离地球的距离。而当时它的固有距离,可能距离地球只有千万光年,所以被我们的望远镜俘获了它的光子。

我们被关在一个大笼子里

大爆炸之后几乎同时,引力波和中微子已经产生,它们比光早飞行了38万年。中微子望远镜已经在运行,将来,用它们作为探测手段,我们可以看的更远一些。但远不了多少。138亿年,是个绝对不可跨越的时间限制。也即是说,未来,我们所见会遇到绝对的极限。除非,科技的爆发可以突破光速的限制,否则,人类对宇宙的所知就永远被限制在直径1300亿光年的球形区域内。

这个回答,时间和速度的切换比较多一些,希望能读起来条理通顺,谢谢


开心小鱼


按照现在的宇宙模型,宇宙在诞生之初有过一段暴胀的时期,这是早期宇宙空间本身的膨胀速度远远超过光速的一个过程。

这个暴胀时期持续的时间非常短,从大爆炸后10^-36秒开始,持续到大爆炸后10^-33至10^-32秒之间。在这远远小于1秒的时间里,宇宙的半径至少增大了10^26倍,半径的增大仅是线性尺度上的增长,如果换算成体积的话,那么还得再加上个立方。这相当于一粒一毫米大小的沙粒瞬间增大到直径约1000万光年大小的体积。

这个暴胀期结束之后,宇宙依然继续膨胀,但膨胀的速度降低很多,开始了标准模型的大爆炸过程。

暴胀结束后的138亿年,就是我们所知的宇宙。在理论上,我们的宇宙的未来可能会有三种情况,但依据现在的观测证据,表明我们的宇宙还在加速膨胀,而宇宙加速膨胀最直接的证据就是发现遥远的星系以及类星体的红移现象,简单的说就是我们观测到遥远星系发出的光线光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低,这就是由于那些遥远星系远离我们造成的,并且其红移量与距离成正比关系,就是说距离我们越遥远的星系其退行速度(远离我们的速度)就越快,从而表明我们的宇宙在加速膨胀。

除了遥远天体这个直接证据,在过去的十几年中,科学家也从宇宙微波背景辐射,宇宙的大尺度结构,宇宙的年龄,对于超新星更精确的观测量以及星系团的X射线性质等各个方面的独立观测中,同样证实了这个宇宙正在加速膨胀这个事实。

既然宇宙在加速膨胀,那么就意味着我们能够观测到的宇宙是有限的,因为人类目前所有的观测都是在光速限定的范围之内。

从理论上讲,可观测宇宙之外的东西将永远不会被我们看到,通过不同的方法确定宇宙的膨胀速度是有误差的,这些误差主要是集中在对哈勃常数的确定上,因为哈勃常数的确定直接关系着可视宇宙边缘的退行速度。同时也关系到我们可观测宇宙“视界”的大小。目前,最新测量的哈勃常数为73.52±1.62 (km/s)/Mpc,按照这个数值,我们现在可观测宇宙的体积半径约为460亿光年,就是说在460亿光年之外的天体,其退行速度已经超过光速,那里宇宙“膨胀”的速度相对于我们来说依然是以超光速“暴胀”的,所以460亿光年之外的天体发出的光或者信息永远也不会被我们接收到。

目前,科学家推测,我们可观测宇宙只占真实宇宙的一小部分,宇宙诞生以来,其体积半径已经超过800亿光年,并且随着时间的推移,宇宙会变得越来越大,但我们能够看到的部分却越来越小。这是因为在大尺度上,随着宇宙体积的增大,星系之间的距离也在加速远离,会有越来越多的星系加速“逃出”我们可观测宇宙的“视界”之外,这就造成了虽然人类探索宇宙的范围越来越广,但实际上我们能够看到的部分却变得越来越小,因为我们探索观测宇宙的速度似永远跟不上宇宙膨胀的速度,现在一些我们能够观测到的星系空间,随着宇宙的加速膨胀,在遥远的未来将永远消失在我们视野中。

如果加速膨胀的宇宙是永恒的,则我们可观测宇宙的范围将会变得越来越小,也许,在未来的百亿年后,人类可观测宇宙的大小会限定在几千万光年的范围之内,再往“远方”望去,只是无尽的黑暗,直到宇宙的终结。


清明的星空


相反。

宇宙膨胀大于光速后,人类永远也不知道被观测物体真实位置。就比如超音速,你到音源位置找音源物是找不到的。但并不是说你听不到声音。

同样,每过去一年,我们就可以多观测一光年。目前所说的宇宙年龄137亿年,其实就是我们只能观测137亿光年范围内的空间。再远的光还没有传到地球,我们讨论就有点扯了。


高地122


宇宙膨胀代表着宇宙温高于边缘外的温才能膨胀的,热胀冷缩是天生自然的先决条件,任何物质都离不开热胀冷缩的温差效应,我们的大宇宙也是在温差效应进行中,才有宇宙膨胀之现象,也代表着星系的间隙的扩大,视觉远离。


陈昌海12


谁说宇宙诞生极快速度彭账!宇宙亘古到今天一直都那么大!


宇星宙月


首先你得明白是怎样膨胀,以什么方式膨胀?膨胀的最小单位是多少?如果膨胀的最小单位大于人类观测范围,那么就不会变小


AAA大唐电缆宁翔


宇宙在膨胀的过程中不断有新天体诞生。

宇宙的膨胀不是无限的。

膨胀的同时也有收缩。

宇宙天体的数量在增加。

我们观测的天体范围在增大。


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