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为何宇宙年龄138亿年 直径却是920亿光年?

2016-05-23 11:58:26 来源:怪罗科普

由于没有什么物质能超越光速,而宇宙又是诞生于138亿年前的大爆炸,宇宙的直径理应不会超过276亿光年,而为什么可观测的宇宙直径却达到了920亿光年呢?

为了解答这样一个问题,先来打个形象的比方。

你站在路上拍一张照片,是一条很长很长的马路,长到你在大晴天都没法看到马路的尽头。


↑↑↑这是一条非常特殊的马路

那么考虑这样一种景象,在你精确1米的前方有站一位人,后方精确1米处也是站着一位人,同样的每个人的前后方向1米处都站着一位人,沿着这条马路无限排开。

这里又来想象下这条道路是这样的:

想象下道路是不断的向两边膨胀扩张,你可以看到你旁边的人逐渐离开你,但是他们不是行走或移动,他们是站在原地不动,是由于道路在向前延伸扩张的缘故。

让我们把你称为人0,你前面的人称为人1,后面的称为人-1,之后以此类推,这样就类似于数学上的数轴:

现在,以你为中心,当人1看起来似乎是远离你(即人0),这只是由于你与他之间空间的膨胀导致的。人1虽然是在远离你,但你是否看到人1和人2有接近到一起了吗?

人1和人2之间经历的是相同的空间膨胀,就如同你(人0)和人1一样的。实际上,所有站在路上的人都经历了一样的膨胀过程。那么经过一次每个间隔空间1米的膨胀,现在每个人的位置膨胀到距离原来2米远的地方,当然这个过程人都是站在原地不动,只是马路在膨胀而已。

所以,现在人1距离你2米,比原来的增加了1米。但是这时看下人10!在膨胀前人10距离你10米,而现在一次膨胀之后离你变成了20米,比原来的增加了10米!原先距离越远的人,现在就离得更加的远。换种说法就是,距离越远的人,在同一时间内远离你的速度也越快!(尽管整个过程人始终都是站在原地不动的)

那么,现在再来想象一辆车在这条路上行驶到你这边。——当汽车出发向我么这边行进,目的地的距离是已知的。当汽车到达,我们注意到旅程已经太久!——为什么?

因为随着汽车的前进过程中道路是在一直不断的膨胀。

更重要的是,当车距离我们很远时,即便车的速度最快,它也不会到达我们这边。因为距离越远,空间膨胀的速度就越快,比汽车的最高速度还快。所以如果我们能够观察到这车(当然我们是看不到的),实际上它看起来会远离我们,尽管它是向我们这个方向前进。因为道路膨胀延伸的速度已经是远快过于汽车的最高速度了,所以我们与车之间的距离反而会越来越大。

那么,回到我们所要回到的问题上:

当光经过138亿年(这个也就是宇宙的年龄)的旅行,那么当然它会向前行进138亿光年(光年是天文单位,即1光年为以光速走一年的距离)的距离,那么在这138亿年间发射这道光线的物体也是一直在远离我们的。

因此,约460亿光年是目前可观测宇宙的半径(即宇宙的直径约为920亿光年),但这道光只走了138亿年,即宇宙的年龄是138亿年,膨胀的是宇宙空间本身。

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