宇宙年龄仅138亿年,但直径却有24万亿光年,为什么超光速?

作者&投稿:关岩 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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根据现代宇宙学,宇宙的时间和空间都是创生于138亿年前的奇点。138亿年过去了,宇宙的直径膨胀为930亿光年,膨胀速度为光速的3.37倍,这与相对论所说的光速最快不矛盾吗?宇宙的半径不应该是“宇宙年龄×光速=138亿光年”吗?

事实上,无论是宇宙大爆炸理论,还是相对论,都是科学界广为接受的理论,这两者并不存在冲突。而且宇宙的直径并非930亿光年,也不是138亿光年,而是至少达到24万亿光年。

930亿光年只是可观测宇宙的大小,地球位于这个范围的中心。地心说早就被推翻,地球并不是整个宇宙的中心,因此,以地球为中心的可观测宇宙不会是整个宇宙的大小。

我们在地球上只能观测到半径为465亿光年的宇宙范围,此即为可观测宇宙。整个宇宙要比可观测宇宙大得多,还有很大一部分宇宙是我们目前所无法观测到的。

那么,为什么会有可观测宇宙的概念?为什么可观测宇宙和整个宇宙会那么大?

宇宙膨胀的本质

首先,需要明白宇宙膨胀是怎么回事。在138亿年前,创造宇宙的奇点并不是身处无尽空间中,然后在虚无的空间中不断膨胀。事实上,奇点不在空间中,而是奇点创造出了空间,宇宙诞生前并没有空间。宇宙不是膨胀到空间中,其实是宇宙本身在不断创造出空间,空间是无中生有的。

随着时间的推移,空间自身结构不断扩张,空间中的物质就会被互相分开。这就好比在一个气球表面上有很多蚂蚁,当气球膨胀时,即便蚂蚁不在气球上走动,它们之间也会被互相分开。最初距离越远的蚂蚁,它们互相远离的速度越快,甚至可以超光速。

如果空间中的物体相距足够远,它们之间的空间快速扩张,可以使它们互相远离的速度超过光速。然而,物体本身相对于背景空间的运动速度并不会超光速,相对论所说的光速最快指的是这种局域速度。空间膨胀速度可以任意快,与相对论中的局域速度概念是两码事。

可观测宇宙

宇宙一开始没有自由运动的光子,因为早期宇宙密度极高,光子与带电粒子互相耦合。直到宇宙形成大约38万年后,宇宙的直径膨胀到1亿光年,物质密度变得足够低,光子才能在宇宙中自由传播。

这些光子至今还在整个宇宙中传播,我们在地球上可以接收到它们。只是因为经过漫长的空间膨胀,当年的光子已经衰减为微波——宇宙微波背景辐射。只要能够精确测量出宇宙中最古老光子的时间,也就能知道宇宙的确切年龄。

无论我们沿着何方望向宇宙的尽头,最终只能看到宇宙微波背景辐射。随着空间膨胀,当年那些辐射出这些光子的物质已经退行到距离地球465亿光年的地方,这就是可观测宇宙的尽头。

不可观测宇宙

在宇宙变得透光之时,那些发出第一批光子的物质距离地球诞生前所在位置约为4200万光年,而当时整个宇宙的直径可达1亿光年。由于光速有限,时间有限,宇宙中还有很大一部分的光子还没来得及到达地球,这些地方就成了不可观测宇宙。

随着时间的推移,不可观测宇宙中的一些光子将有足够的时间来到地球上,所以我们的可观测宇宙大小还会变得越来越大。据估计,未来的可观测宇宙直径最大将会扩大为1230亿光年。

然而,天文学家在上个世纪末发现,宇宙膨胀速度正在加快,这意味着宇宙中会有越来越多的地方最终会以超光速远离我们,那里发出的光无论过多长时间都不会到达地球,所以可观测宇宙的大小最终会变得越来越小。经过漫长的时间之后,但本星系群的星系合并成一个星系时,我们将再也无法观测到河外星系。

目前,整个宇宙的大小估计为24万亿光年,这是空间经过138亿年膨胀的结果,宇宙整体的膨胀速度可达光速的870倍。不过,这个膨胀速度其实要远远慢于宇宙最初时刻的空间暴胀速度。

宇宙的未来

宇宙在诞生仅10^-35秒时经历了一次空间暴胀,宇宙大小呈指数式地扩张。如果宇宙的大小在暴胀之前犹如一个乒乓球,那么,在经过10^-33秒的空间暴胀之后,宇宙的半径将会扩大为2.1亿光年。

从目前的情况来看,宇宙被暗能量所主宰,其占比可达宇宙质能总量的68%。这种空间的固有能量会起到排斥引力的作用,它们正在推动空间加速膨胀。在暗能量的驱使下,整个宇宙还会快速扩张。如果宇宙没有足够的引力来对抗暗能量,整个宇宙将会无限膨胀下去。



因为宇宙是真空状态,而奇点爆炸产生的冲击力,使得星球不断的加速运动,所以会超光速。

光年是一个距离单位,而年是时间单位,两者不能混为一谈,就像你一百多斤,只有二十几岁,这能混为一谈吗?

宇宙的所有奥秘并不是人类都能知道的,还有一些人类不知道的东西,不符合人类已知的物理规律。

好搞笑的问题,就好像是问一个人已经100岁了,身高为什么是1米6一样!


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普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为何宇宙年龄是138亿年,直径却为920亿光年? -
徭乐丁苯: 宇宙本身的膨胀速度是大于光的传播速度的,而且光年是一个距离单位.所以不是说宇宙年龄有138亿年就代表宇宙直径只能有138亿光年,而且就算宇宙膨胀速度等于光速,由于宇宙是向四面八方膨胀所以直径也会大于138亿为272亿光年的直径.我假想是宇宙膨胀速度等于光速的,比如宇宙向四面八方以圆球形方式膨胀一年,那么宇宙直径就是两光年的距离.

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么宇宙年龄只有138亿年,而宇宙半径却高 -
徭乐丁苯: 宇宙爆炸初一瞬间没有物质,只是纯能量形式,扩张速度超过物质最高速度光速. 所以虽然宇宙年龄只有138亿年,而宇宙半径却高达460亿光年. 能量扩张之后慢慢沉淀,形成物质与反物质,然后反物质与物质作用,消亡爆炸成纯能量,加大宇宙扩张.在某个偶然区域,或者是能量密集区域,物质形成比反物质多出一个粒子,多出的粒子没有相对反物质消亡,于是慢慢沉淀,形成粒子群,再慢慢形成这个物质宇宙.在粒子群中,粒子有形、有质、温度下降,最大运动速度不能超过最特别的粒子,光粒子.

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么宇宙年龄只有138亿年,而宇宙半径却高达460亿光年 -
徭乐丁苯: 目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年,由于时空距离和光速之间的关系,意味着我们宇宙的直径将是138.2亿光年的倍数,如果按138.2亿光年估算,并考虑宇宙加速膨胀,那么我们的宇宙的可视半径会达到460亿光年,这意味着宇宙直径在920亿光年.关键字:加速膨胀,这里并不是说物质的扩散,而是空间的膨胀,现在唯一可以证实的超光散现象,就是空间膨胀造成的.空间的膨胀也使得以前我们能看到的星星现在看不到了,因为膨胀的速度大于光的速度,星星渐渐离开我们的视界.

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 我们的宇宙形成了130多亿年 ,但我们人类能观测的宇宙范围(直径)是200亿光年 也就是说宇宙用1 -
徭乐丁苯: 论据是对的,结果是对的,但是中间推理的逻辑是有漏洞的. 诚然,宇宙的膨胀是向着两侧的,如果依照伽利略变化(日常生活的坐标系)来分析,宇宙两侧的相对速度是2倍光速,的确是超光速了.然而,在洛伦兹变幻中,并没有...

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么说宇宙直径920亿光年是一个荒谬的错误 -
徭乐丁苯: 为什么说宇宙直径920亿光年是一个荒谬的错误?看到一篇文章:“为何宇宙年龄是138亿年,而宇宙直径却达到了920亿光年?”文中用公路上每隔一米站一个人,公路不断膨胀来做比喻,推断出这个结论.如果我们都认可大爆炸理论(事实...

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么说宇宙直径920亿光年是一个荒谬的错误
徭乐丁苯: 宇宙直径920亿光年 是一个荒谬的错误 是因为宇宙无穷大无边际

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 探秘宇宙到底有多大 可视直径至少达920亿光年 -
徭乐丁苯: 目前可观测的宇宙年龄大约为138,最新的研究认为宇宙的直径可920亿光年当然可以测量,而且还在以超过光速的高速继续膨胀.2亿年,甚至更大

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么宇宙年龄是138亿年 -
徭乐丁苯: 宇宙年龄(universe,age of)宇宙从某个特定时刻到现在的时间间隔.对于某些宇宙模型,如牛顿宇宙模型、等级模型、稳恒态模型等,宇宙年龄没有意义. 在通常演化的宇宙模型里,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到时刻的时间间隔.通常,...

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 为什么宇宙的直径比宇宙年龄还大? -
徭乐丁苯: 问题有问题,你想说的是“既然宇宙以光速膨胀,那么它的直径怎么大于年龄乘光速?”但宇宙并不是以光速膨胀的,而是超过光速数倍.

普洱哈尼族彝族自治县13927784889: 宇宙到底有多大?
徭乐丁苯: 约780亿光年 宇宙的年龄是137亿岁,因此,WMAP观察到的宇宙中最早的光线到达我们这里需要大约130多亿光年.这里很容易让人产生迷惑:这样的话,宇宙的直径难道不应该是130多亿光年的两倍,也就是大约270亿光年吗?当然不是,虽然这不太好理解.宇宙从它诞生的那一刻起就在不断膨胀,宇宙早期的光线传播的实际路程因宇宙的膨胀而增加了.考内什打比方说,想象一下宇宙诞生一百万年时,一束光线传播了一年时间,经过的路程是1光年,那个时候的宇宙直径只是现在的千分之一,所以那个时候1光年的路程随着宇宙的膨胀,到了今天就是1000光年.考虑到这样的效应,考内什等人才得出了780亿光年的结论

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