請問,宇宙現在到底有多大?

安子



宇宙有多大?它會無限大嗎?如果宇宙有一個邊緣,那麼邊緣之外是什麼?如果宇宙有一個開始,在那之前發生了什麼?

可見宇宙

我們有優勢能夠看見並且有可能看見在宇宙中。光以每秒300,000公里的速度傳播。這是宇宙中最高的速度——沒有什麼能跑得更快——但與要走的距離相比,它相對較慢。離我們銀河系最近的大星系——仙女座星系——離我們有200萬光年遠。我們現在能看到的最遠的星系距離我們有100或120億光年。我們永遠也看不到一個星系在光傳播時間上比宇宙更遠——估計有140億年左右。因此,我們被一個我們看不到的“地平線”所包圍——這個地平線是由光在宇宙中的傳播距離決定的。

這個地平線描述了看得見的宇宙——一個直徑約280億光年的區域。但是居住在我們所看到的最遙遠星系的文明的地平線是什麼?那麼在視覺極限的星系呢?有充分的理由認為宇宙遠遠超出了我們所能看到的那部分。事實上,各種各樣的觀察表明,我們的可見斑塊可能是整個宇宙的一小部分——也許是無限小的一部分。

雖然我們永遠無法直接“看到”整個宇宙或瞥見它最遠的地平線,但我們可以發現它是如何運轉的,這種對宇宙的看法符合當前流行的觀點,即宇宙開始於巨大的膨脹。這個想法描述了一種存在於空間真空中的無向能量,稱為標量場,它以某種方式被引導到一個叫做“膨脹”的過程中保守估計,宇宙在此期間膨脹如此之大,以至於一個原子大小的東西膨脹到一個星系大小。

如果這個偉大的想法是正確的,那麼宇宙比我們想象的要大。但問題仍然是:有邊界嗎?如果有,在遠處的空隙裡有什麼?根據一些宇宙學家的說法,答案確實令人難以置信。如果宇宙是以這種方式誕生的,那麼很可能在其他地方發生了膨脹,也許是無限多的地方,在我們的視野之外,在我們的時代之外。這意味著還有其他的宇宙,可能與我們的相似,也可能有很大的不同,每個宇宙都在自己的空間裡,從自己的時間開始。


宇宙開始於一場巨大的爆炸,產生了空間和時間。

宇宙加速度

膨脹意味著對宇宙的概念有了極大的擴展。但是這個概念也幫助我們理解我們周圍看到的宇宙。以最近的觀察為例,宇宙不僅在膨脹——這是天文學家已經知道了70多年的事實——而且實際上在向外加速。這一發現是”失控的宇宙。"

雖然我們永遠無法直接“看到”整個宇宙或瞥見它最遠的地平線,但我們可以發現它的行為——它的增長有多快,它的增長是否有一天會停止,以及是什麼力量在最大的尺度上推動了它的進化。

宇宙加速的發現是通過檢查超新星的光來實現的。我們天文學家相信我們知道一種特殊超新星的內在亮度,稱為“Ia型”,所以我們可以通過它的表觀亮度或測量亮度來計算出這個物體離我們有多遠。我們還知道超新星——以及它們所在的星系——通過測量它們的“紅移”正以多快的速度逃離我們紅移指的是當星系遠離我們時,它們的光向光譜的紅色端發生的顏色變化。一個星系移動得越快,它的光就變得越紅。

我們在紅移和距離的結合中尋找的是宇宙回到過去的“增長率”。這個增長率告訴我們宇宙中所有物質的重力——如果有很多物質,隨著時間的推移,它會減慢增長率。



就拿一個宇宙來說吧,它有如此多的物質,以至於重力阻止了膨脹,所有的東西最終都會自行崩塌。我們稱之為“封閉的”宇宙。在這樣的宇宙中,膨脹曾經會快得多。我們現在看到的星系間的分離需要相對較短的時間。誠然,與“相對較短”相關的數字可能仍然令人望而生畏。

第二種可能是一個幾乎空無一物的宇宙,通常被稱為“開放”的宇宙。是的,裡面一定有足夠的物質來允許像我們這樣的觀察者存在,但是假設物質的總量對膨脹的引力影響可以忽略不計。這個宇宙現在只是以和過去一樣的膨脹速度在巡航。與第一種可能性,即封閉的宇宙相比,過去的膨脹必須慢一些,才能得到目前觀察到的星系間的分離。這意味著一顆被觀測到的遙遠的超新星正以這樣那樣的速度(紅移)從我們身邊沖走更遠的地方在這種情況下,與緻密封閉的宇宙相比。在封閉宇宙的情況下,由於過去膨脹速度更快。


軍機處留級生


現在人類居住的宇宙是930億光年(估計計算的)。

一個泡泡就象一個小宇宙,是一個真空團,所有泡泡都漂浮在宇宙大空洞中。


模糊黃金紅


宇宙有多大,我們目前無法得出準確的數字,甚至有可能我們永遠也不會知道宇宙有多大。

我們目前根據觀測,發現宇宙空間整體上出於膨脹狀態,而這種膨脹是來自138億年前宇宙誕生的能量。但是在大爆炸之後,宇宙的膨脹在逐漸減慢,如果是這樣的話,宇宙終究有一天會停止膨脹。

但是,根據比較新的觀測數據,宇宙的膨脹在數十億年前由減速改為增速,到今天依然在加速膨脹。目前預測,這種加速的原因可能是來自暗能量。

但不管什麼原因,宇宙加速膨脹的結果是這樣的,未來會不會再減速,暫時還不清楚。而且由於宇宙剛開始的膨脹速度是遠超過光速的,而宇宙中的光是在誕生後30萬年左右才開始脫耦的,而那時的宇宙已經是非常巨大了。

因此,目前宇宙的大小是遠超過我們的視線範圍的。

根據膨脹的規律,我們理論上可以觀測到的最遠距離是465億光年,這個範圍內叫做可觀測宇宙。超過這個範圍的,是不可觀測宇宙,也就是觀測不到的。

所以,如果只說可觀測宇宙的大小,那麼可以確定是930億光年直徑大小,但整個宇宙的大小我們是無法知道有多大。不過有一點可以確定,宇宙不是無限大,而是有限的,原因很簡單,因為宇宙的年齡是有限的。


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