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宇宙的年龄是138亿年,直径却达到920亿光年,这是不是有点矛盾

时间:2019-08-31 15:58 来源:菜叶 作者: 菜叶

根据普朗克卫星对于宇宙微波背景辐射的最新研究来看,宇宙的年龄是13.799 ± 0.021 x 10^9年,也就是137.99± 0.21亿年;

也就是说在138.2亿年前宇宙中所有的物质包括组成我们每个人的物质都还是“你中有我我中有你”的状态,然后忽然来了一次大爆炸就产生了时间和空间以及物质,这便是目前人类关于宇宙起源解释的最好的“宇宙大爆炸”理论。

宇宙的年龄是138亿年,直径却达到920亿光年,这是不是有点矛盾

为什么可观测宇宙的直径有930亿光年?

最早的光从宇宙诞生之初就开始传播,光以光速在宇宙中传播了138亿年才到达了我们的眼中,正是因为空间的超光速膨胀,才使光仅用一百多亿年的时间就走完了几百亿光年的路程。按照大爆炸理论模型计算,在电磁波范围内可观测宇宙的直径有922亿光年。

根据大爆炸理论,在宇宙诞生之初的38万年时间里,宇宙间还是一片混沌,物质的密度很大,光也不能自由的传播。这意味着这段时间内的情况用光是观察不了的。即使这么短的时间,宇宙就已经膨胀了8亿光年,因为当时宇宙正处于暴涨时期。要想观察到这段时间内的情况就需要用到引力波。

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大爆炸之后,宇宙的空间迅速的膨胀起来,这种膨胀效应一直持续到如今,尤其是在距今45亿年前,膨胀非但没有减速,反倒开始加速膨胀了。

我们可以来举个简单的例子,假设你有一个气球,这个气球上有一个个小点,我们可以把这些小点看成是宇宙中的星系,而气球表面就是宇宙空间。这时候你逐渐去吹气球,你就会发现,随着气球的膨胀,小点之间的距离也在增大,也就是说,宇宙空间在膨胀,这其实并不是星系在移动,同时星系之间的距离在变大。

为了方便理解,我们可以再现象一个场景,假设你站在一个地方,周围以你为圆心建了一个个机场的直行梯,这个梯子的移动方向沿着直径远离你的,电梯上有一个个的人。这时候,我们可以把你现象成“银河系”,把在电梯上的其他人想象成“其他星系”,这时候电梯启动,你会发现,即使其他人不动,他们也在远离你,这电梯的移动就类似于宇宙空间的膨胀。

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从科学角度来说,可观测宇宙“930亿光年直径”其实是由宇宙空间超光速膨胀引起的,这种空间本身的膨胀带来的后果就是空间内天体距离的不断增加。

宇宙在超光速膨胀并没有违反任何物理规律。爱因斯坦的相对论中说真空中的光速是宇宙中物体运动速度的极限,那说的是有静止质量的物体的运动速度不能超过光速,却并没有规定空间的膨胀速度不能超过光速。我们的宇宙之所以这么大,就是因为空间在持续不断的以超光速膨胀。

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20世纪20年代,美国天文学家埃德文哈勃发现河外星系正在远离我们。河外星系的视向退行速度与距离成正比,离我们越远的星系退行速度越快。据美国宇航局公布的最新测量结果,星系距离我们每增加326万光年,退行速度就增加74千米每秒。

哈勃的这一发现使我们认识到宇宙正在膨胀。而且据此还可以推断,在很久很久以前,宇宙之间星系之间的距离更近,物质密度也更大,那么早期的宇宙可能诞生于一个原始火球,这为大爆炸理论提供了有力的证据。

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为什么星系内部察觉不到宇宙膨胀这种现象?

那是因为在几百万光年以内的小尺度范围内,引力的作用强度远大于迫使空间膨胀的力量,只有在大尺度范围内才能看见天体之间在相互远离。

正因为如此,星系内部才观察不到宇宙在膨胀,星系也正是在引力的作用下才维持稳定的。虽然宇宙在膨胀,但仙女座与银河系正在引力的作用下相互靠近,据科学家预测,在30多亿年之后,仙女座星系和银河系将会发生碰撞融合,形成一个更大的星系。

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