可观测宇宙到底指什么?真正的宇宙有多大?

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宇宙有多大?可观测宇宙外是什么?~

宇宙是人们最想探望的事物之一,它是时间和空间的集合体,人类对宇宙的了解虽然很少,但是对于宇宙的探索度是非常高的,宇宙目前被人们认为是人类文明,可理解的最高级别的天体系统,但是到现在人们连宇宙的0.01%的探索范围都没有达到。那么宇宙到底有多大?可观测宇宙外是什么?宇宙包纳世间万物万物,太阳系之上是银河系,而银河系之上是宇宙,可想而知,宇宙是非常大的。在可观测宇宙之外,人们还不知道的事物还有很多。比如宇宙之外是否还会存在一个你,是否会有平行世界,两个宇宙等我们都无法想象。
宇宙的直径可达到400万,关联它是由最少有100万恒星所组成的星系系统,它的体积非常的巨大,可容纳下非常多以及数千个银河系。就连太阳系,银河系都包含在宇宙当中,所以说宇宙它的体积是非常巨大的。而宇宙可跨观测之外存在的事物也比较多,有可能是一些不可观测到的光线或者是一些小片的区域。
就拿人来与地球来相比较,那么人只是沧海一栗,如果把地球与宇宙一起比较的话,那么地球也是宇宙当中的沧海一栗。从这个比较上来看可想而知宇宙之大是人们想象不到的,大可以说是无穷大。
在可观测宇宙之外更遥远的地方发出的光线是没有足够的时间去发射的,而在宇宙的寿命之间可以打到地球,甚至有些地方光线是有可能永远也达不到的,因为这些地方离地球是十分的遥远,而那里的宇宙膨胀速度也非常的快,这就意味着来自那里的光线永远不会有一个终点。所以在未知的世界和宇宙当中,我们永远看不到,除了已知的也难以想象宇宙之外还有什么。

是的,整个宇宙比可观测宇宙要大得多。
科学家根据宇宙大爆炸理论,再加上宇宙暗物质和暗能量对宇宙演化的影响,近年得出一个结论,整个宇宙的大小约为直径940亿光年左右。也就是说,宇宙的半径大约是420亿光年。
而我们目前能观测到的宇宙半径大约只有130亿光年。
科学家认为,我们现在还观测不到整个宇宙,是因为两个原因。一是宇宙仍在加速膨胀,130多亿光年以外的物质(星系什么的)由于宇宙膨胀造成的频率红移,其辐射已经增大到微波甚至无线电波的频率,与宇宙背景辐射混杂在一起,无法分辨了。二是由于宇宙的膨胀,更远处的辐射还来不及到达地球,所以我们观测不到。

“四方上下曰宇,宇虽有实,而无定处可求;往古来今曰宙,宙虽有增长,不知其始之所至”,这段话对宇宙有一个很好的描述,广义上来理解宇宙就是时间空间加上物质构成的一个整体,这一点非常好理解,但是时间和空间上的边界问题就困扰了科学家很久。


大部分科学家都不喜欢那些飘渺无限的东西,目前的主流观点认为宇宙诞生于138.2亿年前的奇点大爆炸,随着漫长时间的演化,目前的可观测宇宙直径已经达到了930亿光年,从这个理论可以找出时间和空间的起点,同时找出空间“临时的终点”,这个所谓“临时终点”就是暂时可观测的宇宙范围。

宇宙的演化模型

宇宙学问题是最抽象也是最难以研究的,想象一下人类是地球上发展了几十万年的小生物,在上个世纪中叶之前甚至都无法飞出地球,要想去研究诺大的宇宙,连从哪里下手都不知道。大约400年前伽利略第一个把望远镜指向了天空,同时他也有所发现,那就是在木星的周围出现了四颗绕行的小天体,现在把它们称之为伽利略卫星,也就是木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。

其实伽利略的发现证明支持了哥白尼的日心说,但当时宗教掌握着社会秩序,不允许伽利略站出来表明自己的观点。但是可以知道从那个时候开始我们就已经在逐渐的认识宇宙,扩展我们的宇宙观。当我们认识到太阳才是核心,地球绕着太阳在公转,同时也了解了太阳是银河系内一颗普通的恒星,在银河系内有着两千多亿颗类似的恒星。

这个时候就要说哈勃的重要性了,一直以来大部分科学家都认为宇宙是稳态的,但是稳态的宇宙就很难去寻找它的起源,这就涉及到了一个永恒的状态。爱因斯坦对于稳态宇宙模型也是抱着肯定的态度,即使在用自己的广义相对论场方程,研究宇宙演化问题的时候,得到了动态宇宙结论,但是为了不打破现有的观点认知,就在自己的场方程中加入了宇宙学常数。

不久之后哈勃发现了河外星系大部分都是呈现红移现象,这也表明了宇宙膨胀的事实,爱因斯坦来到哈勃工作的天文台亲自观看,结果就是后悔不已,这件事情也被爱因斯坦认为是自己一生中最大的错误。再加上六七十年代发现的宇宙背景微波辐射,宇宙大爆炸的假说也逐渐的被认可。

可观测宇宙到底如何理解?

宇宙不断的在膨胀,并且从目前的结果来看,宇宙膨胀是超光速的,因为138亿年的时间已经膨胀到目前的930亿光年可观测直径。在这里其实还要提及一个概念,那就是宇宙开始一段时间是在减速膨胀,这个过程是符合我们的认知的,因为从宇宙大爆炸假说来看,最初的瞬间膨胀速度是最快的,但是在自身的引力拉扯下速度会逐渐的变慢。

但实际观测结果显示,宇宙一直减速膨胀到大约70亿年前,在那之后宇宙开始加速膨胀,那么这个能量是源自于哪里?就像是向上扔一个小球,本应该是速度逐渐降低直到开始下降,但实际上却是加速向上飞一只飞出外太空,这个时候就要疑问了,这个看不见的手到底是什么?

科学家最后给出了一个结论,那就是暗能量,宇宙中重要的组成部分,表现出一种斥力的作用,距离越远效果越明显。就这样宇宙一直加速膨胀到今天,目前的可观测宇宙直径已经是930亿光年了,但这并不是宇宙真实的大小,只不过是在整个时间轴上真正有意义,能和我们产生因果关系的那一部分。

宇宙有大小吗?是否无限?

其实只要坚持宇宙大爆炸的假说,那么我们必然知道宇宙是有大小的,是不是难以想象“巴掌大”的宇宙是什么模样?

但我们至少要承认,是有那么一个时期,宇宙大小是可见的。但是现在已经加速膨胀到930亿光年,而不可观测宇宙直径科学家预估至少在23万亿光年之外,从这点来说宇宙是有大小的。但只要说到宇宙大小的问题,就会有人问出宇宙之外是什么的问题,只能说目前的科学体系没有宇宙之外的说法。

有一种理论可以接受宇宙的的无限,就像是人类生存在地球表面,向着一个方向走永远都没有尽头,最多只是绕着地球转圈,永远都找不到边界,这个时候你可能就会认为生活的世界是没有边界的。但是从更高维度去看,我们生活的世界就是一个球形,整体上是有界线的。那么宇宙也可能如此,在更高的四维空间中呈现出有界线的形式,而在我们三维空间中就是永远都找不到尽头,更不要谈论宇宙的大小了。

未来宇宙的结局

前文已经提到了因为暗能量的存在,宇宙一直都在加速膨胀,在短暂的时间段内,我们认为这个结论是正确的,未来宇宙也会一直沿着这个方向演化,那么最终的结局显而易见,从热力学的角度上也很好理解,宇宙只能是从有序向无序转变的熵增过程,最终达到最大的无序状态,宇宙变的一片死寂,不在具有一丝的能量。

当然还有观点认为,宇宙的加速膨胀也许是暂时的,在未来宇宙依然会减速膨胀,最终速度为零开始收缩,也就是大刘科幻小说《大塌缩》中所描绘的那样,一切重归“奇点”,开始新一轮的宇宙历程。

总结

关于宇宙的所有数字没有科学家敢于打保票就一定是准确的,因为宇宙的时间和空间尺度太过于巨大,即使某一个参数变化了,我们计算出来的宇宙大小和时间都会发生变化,很可能未来的理论越来越完善,对于宇宙的认识也会越来越准确。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。



可观测宇宙一般指哈勃体积,既人类目前可观测到的最远距离。真正的宇宙半径预测有980亿光年。

可观测宇宙指的是人类目前所观测到的宇宙范围。而真正的宇宙是无限大的。

可观测宇宙指的是人类目前观测到的宇宙直径,目前人类观测到的宇宙半径大概是465亿光年,直径930亿光年。由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,所以我们只在地球上观测宇宙的话无法得知宇宙到底有多大,这还是一个未解之谜。


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