宇宙只有138亿岁，直径却达到了930亿光年，这不是自相矛盾吗？

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导语

在我们所能观测到的宇宙中，明亮的恒星星光踪迹、广袤无垠的银河星云构成着一幅幅壮丽的画卷，宇宙的壮观景象令人感叹不已。
然而，令科学家们感到困惑的是，按照宇宙的尺寸，我们能够看到的银河系的数量以及理论上宇宙的膨胀速度，科学家估算出来的宇宙的年龄却极度不合理。
然而，宇宙的年龄又是极为基本的参量，早已经被广泛认为已经测量的很准了。
这个自相矛盾的问题该如何解释呢?
一、年龄和大小的矛盾。

按照宇宙大爆炸模型所估算出来，宇宙的年龄大概是138.2亿年，并且宇宙的年龄不仅仅是一种理论推测，宇宙的年龄的测量是可以通过现有的观测数据来验证的。
而根据宇宙的年龄和天体的观测，可以估算出宇宙中可观测宇宙各部分的运动速度，从而间接测量出宇宙的半径。

宇宙膨胀的物体，每秒都会以相同的膨胀速度前进，所以在宇宙中恒星星团再远的地方发出的光子，亦或者星系核中的绚烂顶峰，将永远无法到达我们这里，因此，我们所能观测到的宇宙，是一个以地球为中心的“泡沫”。
这个泡沫的半径，也就是观测范围，就是光子自大爆炸以来所“走”过的时间乘以光速c，因此，光照能抵达的距离就是c * t，根据现在得到的宇宙的年龄，从而可以得到可观测宇宙的大小是920亿光年。

然而，当有人提出这个计算之后，很多科学家都困惑了，因为这个计算显然和实际观测到的宇宙觉察不符。
我们可以看到的最远的星系，其实距离我们只有130亿光年左右，那么宇宙的直径如果是920亿光年的话，这个时候，
距离我们130亿光年的宇宙，我们当然不应该看不到。
但是，大爆炸模型的计算却是严谨无误的，这是属于过程其他都有很大可能出错的计算。
然而，看来最“靠谱”的计算却是和实际观察到的宇宙大不相同。

那么究竟是什么原因导致了这个诡异的计算结果呢?
首先，我们从光速c开始讲起。
光速c是宇宙中能够被用上的最大速度，宇宙中任何两个点之间，最短的距离是由光子到达的时间*光速来表示。
然而这个最小时间并不是光子从生下来到被入射到的时间，因为两个空间点之间圆的光子经过空间的时候有可能碰上一群云气、一颗宇宙尘的，然后被碰散了或者被吸收了，尽管这个过程非常短暂，但是在这个时间中光子是不会继续前进的，因此这个时间并不能计算出最小的空间间隔。

因为宇宙中存在着一定的不均匀性，会影响光子的传播速度，所以这个小的时间是比较难估算的。
因此光速所产生的最小时间也是没有办法准确测量的，我们唯一能够测量的就是从光子被发现开始，走上万走上亿，时间就是永远超出这个最小时间。
因此，虽然我们可以用光速*时间来计算出宇宙的观测范围，但是这个反过来就不能用来计算宇宙的尺寸，因为宇宙的尺寸与光子传播的时间无关。

二、宇宙的尺寸和速度。

宇宙中最终光子能到达的距离是c * t，但是这个距离是跟随光子走过来的时间t的膨胀而变化的，也就是说，当有一束新的光，走出c * t距离的时候，这个时候距离光源c * t也远了。
因为光子自大爆炸以来，不断沿着辐射物质的波纹前进，所以宇宙的观测范围是随着时间不断膨胀的。

然而，我们看到的星系、星云都是靠太阳和我们一样发光的，所以宇宙中的亮点，我们能观测到的范围一定也是c * t，那么我们能看到的宇宙的半径一定是c * t。
“一定”可以推导出另一个结论就是，宇宙的年龄一定和我们看到的宇宙的半径一样大。
因为宇宙的年龄和宇宙的尺寸的问题是同一个问题，所以当我们提出一个计算c * t的公式的时候，这个计算就要同时满足两个问题，那就是宇宙可观测大小要几乎覆盖所有可观测的宇宙，这两个变量要平衡的差不多。

当然，《宇宙学原理》有一个类似的公式，它是在一定条件下导出宇宙的尺寸的，所以在宇宙在加速膨胀的条件下，这个公式就不再适用，此时，可以用宇宙中的物体的速度弥散来计算。
然而在大爆炸模型中，可观测宇宙的大小是c * t，反过来求我们看到的宇宙的年龄也是t。

但是很明显，宇宙中的星系间的速度也不是匀速的，因为宇宙膨胀是在膨胀的，所以在我们看到的宇宙到处都是宇宙中的物体，速度越来越快，在宇宙缓慢膨胀的最早期，星系明亮物体之间的距离增长时间是小于t的，所以我们看到的宇宙的年龄应该是大于t的。
然而，从观测数据上看来，宇宙的年龄确实是138.2亿年，那么可能是大爆炸模型还有一些问题没有发现，也有可能宇宙的真的是138.2亿年，那么这个难题就非常值得思考了。

三、宇宙的年龄修正。

大爆炸模型指出，138.2亿年前，我们所能观察到的宇宙就已经暴涨成形了，不过，在这138.2亿年的时间中，宇宙都是在静态的膨胀，所以可能是宇宙的膨胀速度远远低于c。
但是可以用物体跑的速度和自己的速度来大概计算出宇宙的膨胀速度。

假设一个物体在匀速地膨胀，那么可以用一条上面有动物踪迹的直线来表示它的膨胀速度，这个踪迹的直线会“远”到看不到头，因此可以有一个看不见的点围绕着这个直线在跑，这个看不见的点的速度就是物体的膨胀速度，物体的速度可能大于、小于可以是和踪迹上的一点的速度，所以这个可以看不见的点的速度和踪迹上的一点的速度没有绝对意义，应该是一个近似值。

这就可以用来表示我们所能观测到的宇宙中的物体的速度和宇宙的速度的关系。
比如，观测到的物体的速度大于宇宙的膨胀速度有多少，那么当物体的速度刚大于宇宙的膨胀速度的时候，那么这个物体的距离就是宇宙在这个时间内膨胀的距离。

最早的时候，物体的距离大概是c * t，这里的t就是宇宙的年龄，这个时候宇宙的膨胀速度就是c，那么当物体的距离增长到c * t，这个时间物体的速度就大于宇宙的膨胀速度了。
根据观测到的物体的速度和宇宙的耗膨胀速度之间的关系，可以计算出宇宙的年龄。
上世纪90年代，NASA发射的韦伯空间望远镜上携带的一个光谱仪，通过测量遥远无线电星系的红移进行宇宙测量。

幸运的是，这个实验被阿帕希提瓦空间望远镜的观测数据给印证了，得出的宇宙的年龄是267亿年。
不过，这个结果也只是大爆炸模型的预测，而且，我们只观测到了宇宙膨胀的天体的速度，这个宇宙的年龄是粗略结合了大爆炸模型和观测数据得出的预测结果，希望未来测量可以对宇宙的年龄有一个更准确的预测。

四、结语。

不过，大多数观测数据都认为大爆炸模型的结果是正确的，只不过宇宙膨胀的速度可能是大于c的，这个结果可能意味着我们对宇宙的认识可能还有一些错误。
也有可能宇宙中有别的力量来推动宇宙，这个力量在宇宙初期非常强大，但是随着宇宙的增大，这个力量会变小，所以直到观测到宇宙都是静止的，这个力量也很小。

不过，宇宙年龄可能个粗略的修正可能会带来对宇宙起源和发展历程的重新思考，毕竟，宇宙中并没有回放按钮让我们重新观测和计算宇宙。
但是科技日新月异，更广泛的观测或者更精细的仪器或许能给我们更深入的探究。
对于宇宙的尺寸和年龄的矛盾，这也反映了我们对宇宙本质的认知是不充分，还需要不断地突破。