可見宇宙的大小,宇宙的起源和影象是宗教當中一個永恆的話題。
人們經常會問:
宇宙是否有起點?如果有它如何產生的?宇宙是如何演化的,將來會怎樣?
所以我們會問
宇宙它到底有多大?
宇宙究竟是
有限還是無限的
?
對於這樣一個問題,到現在並沒有給出一個確切的回答。
有各種各樣的理論模型,對應有各種各樣的宇宙。
但不管怎麼說,到目前為止人們所公認的觀點是:認為我們
宇宙產生於137億年前的大爆炸
。
對於
可見宇宙,
可以認為是我們
最大
的物理研究
物件
尺度。
我們知道宇宙誕生於137億年前,並且真空中的
光速
是一個
恆定
的值,是粒子傳播最大的速度。
所以我們很自然可以想象在宇宙的誕生時刻,
它發出的光能夠傳播多遠呢?
對於這樣一個問題非常非常的
簡單!
我們只要把
時間乘以光速,
就可以給出這個
距離了。
差不多是
10`26次方米
,對應的也就是
137億光年
遠的距離
這就是可見宇宙的大小
所以我們在地球上,能夠看到宇宙最遠的地方就是這個距離,我們也把它稱作是
宇宙的視界。
對於可見宇宙的大小,我們剛剛說是137億光年
但是也有人說,我們觀測到的宇宙的大小是460億光年
對於這種說法
如何理解
呢?
在這裡我們可以玩一個小遊戲
這個遊戲也是一個非常有意思的問題
叫做螞蟻與橡皮繩的悖論
有一隻螞蟻如果以每秒1釐米的勻速度,沿著一根長度為100米的橡皮繩,從它的一端向另一端爬行。若螞蟻每秒鐘爬過1釐米,在此同時,橡皮繩同時能夠拉伸100米。
可以想象它每爬1秒鐘,離目的是越加的遙遠了。
但對於這個問題,我問你:
1、螞蟻能否爬到橡皮繩的另一端呢
?
2、如果
你認為它
能
夠爬到橡皮繩的的另一端,它
需要
走多長的
時間
呢?
3、經過這段時間螞蟻它能夠走多遠的距離呢?
4、到達繩子的另一端的時候這根不斷拉伸的繩子它真實的長度有多長呢?
如果瞭解
螞蟻與橡皮繩悖論
的問題,有助於我們理解宇宙學當中
距離和膨脹
的問題!
在這幅圖當中我們可以看到在它的最下面,可能是在宇宙的極早期,從一個遙遠的星系發出一束光。
光發出來之後,宇宙會在不斷不斷地膨脹。從右下到左上,看到是光所走過的距離。在這幅圖的最上面,看到這條黃色線所表現的距離。
它代表的是發出光的這個星系,它現在離我們觀測者處的
距離,
也叫做現在時刻的
固有距離
。
那麼
唯一的區別
就是膨脹的尺度隨時間變化有所不同而已。
在研究宇宙學的時候還會引入一個距離,這個距離是為了研究方便而引入的,會引入一個叫做
隨動距離的
概念。
隨著這個尺度在不斷不斷地膨脹,那麼它這個尺子也隨著它一起膨脹。
所以像我們這裡以橡皮球,或者以氣球為例
如果我們在上面給出了四個點,每個點之間的距離都為1
不管你這個氣球膨脹有多大,那麼它始終都是距離為1
這就是隨動距離概念
所以我們生活在地球上,我們看到最遠的地方,實際上就是我們宇宙的視界!
至於在這個視界之外,
會有什麼樣的現象呢?
我們並不清楚,有一些物理學家認為可能會存在有
多重宇宙
。
但至少到現在為止,並沒有觀測的檢驗。
當然我們剛剛提到視界,也就是我們能夠看到宇宙微波背景輻射極度均勻的地方。
對於這樣一個觀測結果,也引入了宇宙學當中的疑難,
視界的疑難。
視界之外到底是什麼呢?