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宇宙是否是无限的?它到底有多大呢?
众所周知,我们的宇宙正在不断地向外扩张,因为,除了一些我们的邻居星系以外,几乎在这个宇宙中的所有星系都在离我们渐渐远去,并且互相之间也是渐行渐远,不仅如此,越远的星系越会加速淡出我们的视线,这些证据无一表明:宇宙正在以逐渐增高的速率,舒展它的身体。
自从大爆炸以来,宇宙持续不停地膨胀,现更加速膨胀。从大爆炸形成的宇宙演化图解(左)。在这幅图中宇宙以二维呈现,第三维度是时间,向右是时间流动的方向。
多数观测表示,在最初的几十亿年间,宇宙膨胀的速率是比较慢的,但是大约在八十亿年前,膨胀开始加速。如果这种加速一直持续下去的话(似乎很可能是这样),我们的宇宙将永远不会放慢它扩张的脚步或是坍缩。
这和“平坦”宇宙的理念是相一致的,是目前最能被接受的理论。
然而,空间平坦的宇宙可以作为有限或是无限宇宙的特征。我们通常所说的“空间平坦”,是指该空间服从欧氏几何学:平行线永不相交,三角形内角和为180度。我们可以将宇宙想作是一个无限大的二维平面(就像一张无限大的纸),但同时,我们也可以想象着自己是上帝,拿起宇宙这张纸把它卷成一个圆柱,然后再把它头尾相连变成圆环面(像甜甜圈一样)。圆环的表面在空间上是平坦的,和纸张一样,却是有限的。然而,随着扩展,即使现阶段的宇宙拥有巨大却有限的体积,它也有可能在无限遥远的未来达到无限大的体积。
太阳系在可观测宇宙的位置。
基于各种物理局限性和我们能接受宇宙中各类事件信息的程度,宇宙学视界界定了我们的宇宙可观测的界限。其中最知名的是粒子视界,它界定了可视宇宙的精确范围(鉴于有限的宇宙年龄)。其他的宇宙学视界和未来观测范围相关(在距离上大于粒子视界,因为考量到了宇宙膨胀的因素)。
目前已观测到的宇宙大小
哈勃太空望远镜拍摄的月球背后一小块区域深空图(其中最古老星光几乎等同宇宙的年龄)
另一方面,我们能观测到的宇宙确实有一个明确的尺寸。因为宇宙诞生于138亿年前,我们只能观察到138亿以前发出光线并抵达至地球的物体。这部分宇宙被称为可观测宇宙,它是宇宙中我们唯一所了解到的部分。
艺术家对可观测宇宙的对数尺度构想,以太阳为中心,朝外是太阳系内行星和外行星,柯伊伯带,奥尔特云,南门二,猎户臂,银河系,仙女座星系,邻近星系,宇宙纤维状结构,宇宙微波辐射以及处在边缘的不可见的大爆炸等离子体。
这是对可观测宇宙大小最普遍的误解之一。尽管宇宙年龄是138亿岁,但因为宇宙膨胀,到可观测宇宙的边缘并不是138亿光年。图为位于纽约市罗斯地球与太空中心的一块牌匾。
但由于宇宙膨胀,可观测宇宙的半径并非是138亿光年,目前估计的计算将其定为大约460亿光年,这是在共同移动的坐标系下进行的估算,也从另一方面阐释了宇宙膨胀。随着宇宙慢慢变老,我们将渐渐揭开远方未知宇宙的面纱。
可观测宇宙的模拟全图,室女座超星系团位于中心位置,但因过于渺小以至于看不见。宇宙大尺度结构在三度空间视觉化的哈勃体积 (球)。在这个尺度中每一个细小的光点代表的都是超星系团。室女座超星系团-我们的星系的家-位于我们的哈勃体积的中心,但是在图中实在是太小了,因而难以看见。
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本文选自:今日头条 |
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