宇宙年龄是138亿年，可观测宇宙的直径是多少呢？

宇宙诞生至今138亿年，为何可观测宇宙直径有930亿光年？~

众所周知，宇宙的年龄是138亿年，按照大爆炸宇宙理论，宇宙中最早的光诞生于138亿年前，宇宙膨胀至今直径顶多是276亿光年。那为什么科学家们说目前的可观测宇宙的直径为930亿光年？
因为宇宙一直都在以超光速膨胀宇宙在超光速膨胀并没有违反任何物理规律。爱因斯坦的相对论中说真空中的光速是宇宙中物体运动速度的极限，那说的是有静止质量的物体的运动速度不能超过光速，却并没有规定空间的膨胀速度不能超过光速。我们的宇宙之所以这么大，就是因为空间在持续不断的以超光速膨胀。
20世纪20年代，美国天文学家埃德文哈勃发现河外星系正在远离我们。河外星系的视向退行速度与距离成正比，离我们越远的星系退行速度越快。据美国宇航局公布的最新测量结果，星系距离我们每增加326万光年，退行速度就增加74千米每秒。


上图为爱德文·哈勃
哈勃的这一发现使我们认识到宇宙正在膨胀。而且据此还可以推断，在很久很久以前，宇宙之间星系之间的距离更近，物质密度也更大，那么早期的宇宙可能诞生于一个原始火球，这为大爆炸理论提供了有力的证据。
星系之间之所以在相互远离，就是因为宇宙空间在膨胀，而不是由于星系的运动造成的。我们可以这样理解宇宙空间的膨胀，相信许多人都吹过气球吧，当气球膨胀时，气球上任意两个点之间都在相互远离，距离被拉升，而宇宙空间的膨胀就与它类似，因而宇宙并不存在于一个特殊的膨胀中心。把气球上的点换成星系，那么就很好理解星系之间为什么会相互远离了，并且距离越远的相互远离的速度越快。


如上图所示，宇宙像气球一样膨胀。
通过对遥远超新星的观测，科学家们发现宇宙不仅在膨胀，而且目前正在加速膨胀，发现了该项研究成果的三位天体物理学家也共同分享了2011年的诺贝尔物理学奖。究竟是什么原因是宇宙加速膨胀？科学家们认为这与占宇宙总质能68%的暗能量有关。


上图为宇宙的膨胀历程
天体距离我们那么远，科学家又是如何知道是空间在膨胀，而非星系在相互远离？哈勃通过星系的光谱发现河外星系在远离我们。哈勃发现河外星系的光谱线会向红端移动，距离越远的星系红移量越大，这被称之为宇宙学红移。之所以会产生红移，就是因为空间的膨胀把光波拉长了。


产生这种红移现象的原因是空间膨胀而不是星系远离造成的。
有三种原因可以产生光谱红移现象，包括多普勒红移、宇宙学红移和引力红移。多普勒红移是由于观察者和光源的相互远离而产生的；宇宙学红移是由于空间的膨胀产生的；引力红移是受引力源作用而产生的，需要黑洞级别的引力源才能产生明显的红移现象。在较近的区域内，由于星系的视运动较明显，多普勒红移与宇宙学红移很难区分开来，只有在相当遥远的距离（上亿光年以上）上才能区别这两者所引起的谱线差异。
正是因为以上发现，才证明了宇宙空间在膨胀，而不是星系在远离。我们并不处于宇宙中心，在任何位置观测得出的结论都是星系之间在相互远离，而我们所看到的这种现象正是宇宙空间的膨胀造成的。
为什么星系内部察觉不到宇宙膨胀这种现象？那是因为在几百万光年以内的小尺度范围内，引力的作用强度远大于迫使空间膨胀的力量，只有在大尺度范围内才能看见天体之间在相互远离。
正因为如此，星系内部才观察不到宇宙在膨胀，星系也正是在引力的作用下才维持稳定的。虽然宇宙在膨胀，但仙女座与银河系正在引力的作用下相互靠近，据科学家预测，在30多亿年之后，仙女座星系和银河系将会发生碰撞融合，形成一个更大的星系。


为什么可观测宇宙的直径有930亿光年？最早的光从宇宙诞生之初就开始传播，光以光速在宇宙中传播了138亿年才到达了我们的眼中，正是因为空间的超光速膨胀，才使光仅用一百多亿年的时间就走完了几百亿光年的路程。按照大爆炸理论模型计算，在电磁波范围内可观测宇宙的直径有922亿光年。
根据大爆炸理论，在宇宙诞生之初的38万年时间里，宇宙间还是一片混沌，物质的密度很大，光也不能自由的传播。这意味着这段时间内的情况用光是观察不了的。即使这么短的时间，宇宙就已经膨胀了8亿光年，因为当时宇宙正处于暴涨时期。要想观察到这段时间内的情况就需要用到引力波。


如图所示，天体之间的引力作用在空间中激起涟漪，形成引力波，并向远方传去。
那么合计起来可观测宇宙的直径就是930亿光年了。算上不可观测的部分，宇宙的实际大小肯定还要大上很多。
如果未来宇宙继续加速膨胀，那么总有一天，星系之间将会变得非常遥远，以至于附近其它星系的光永远也不能被我们所观测到，宇宙将会变成一片黑暗和死寂。
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在解释这个问题之前，我们大家可能需要先理解或了解一下光年和大爆炸的概念，速度是光年的速度，在宇宙形成之前，它是一个具有无限质量和无限体积的奇点，在大爆炸期间，奇点的问题被弹出，很长一段时间后，当前的宇宙光和声音传输是相同的，随着救护车飞驰而过的声音越来越远，声音的频率会降低，这是我们的普遍现象，光的传播也是如此。

当检测光谱时，远离我们的光会红移，如果你实在看不懂或者不明白的话，你可以去网站搜索一下，简而言之，因为红移的程度很大，它是测量恒星和我们之间距离的标准，光在穿过质量很大的物质时会在引力场的作用下发生偏差，因此在计算距离时需要进行校正。我们观察到的宇宙是宇宙的前外观，当我们观察恒星时，它不再处于那个位置。

如果宇宙的膨胀速度是均匀的，我们可以根据时间计算它的近似位移方向，即使我们不能观察到它现在发出的光，也行有可能一些恒星发出的光仍然没有达到我们可以观察到的范围，所以就导致这些我们看不到的可能存在也是计算中需要考虑的因素之一，当光穿过138亿年，这是宇宙的年龄。

那么它当然会向前移动138亿光年，光年是天文单位，也就是说，1光年是光速下一年的距离，然后在138亿年间发出这种光的物体离我们很远。因此，约460亿光年是目前可观测的宇宙半径，即宇宙的直径约为920亿光年，但这种光只经过了138亿年，也就是说，宇宙的年龄是138亿年，扩张的是空间本身。

关于宇宙的年龄是138亿年为啥它的直径为920亿光年的问题，今天就解释到这里。

这并不矛盾，原因是宇宙从诞生到现在，一直处于动态膨胀当中；在光速不变的前提下，宇宙膨胀将会导致光线要走更远的距离才能抵达观测者。

根据宇宙大爆炸的演化模型，我们宇宙诞生于138亿年前的一次暴涨，宇宙从一个半径无穷小的点膨胀为如今的宇宙，由于光速不变，于是以任何一个点为中心，较远距离上发出的光线将没有足够时间到达地球，于是才有了可观测宇宙的概念。

可观测宇宙：指以观察者为中心的球体空间内，所有物体发出的光都有足够时间到达观测者，也称作哈勃球体。

天文观测表明，我们的可观测宇宙半径大约是460亿光年，目前宇宙的膨胀速度大约为67.8(km/s)/Mpc，也就是在每相距百万秒差距（约326万光年）的距离上，因为宇宙膨胀导致的相互退行速度为67.8km/s，而且正在加速膨胀。

我们宇宙年龄是138亿年，可观测宇宙直径为920亿光年，这其实很好理解，假如宇宙从诞生起就是稳态的，那么宇宙年龄138亿年，对应的可观测宇宙半径就是138亿光年，我们看到138亿光年外的图像，就是宇宙大爆炸之初的图像。

宇宙一直处于膨胀当中，于是光线和地球间的空间一直在膨胀，由于光速是不变的，所以光线到达观测者的时间，将大于稳态的时间，所以我们的可观测宇宙半径肯定会大于138亿光年。

只要我们知道各个时期宇宙膨胀的速度，就能根据宇宙大爆炸模型理论，推测出可观测宇宙的实际半径。

于是平常我们说某个星系的距离也并不是实际距离，比如M87星系距离地球5500万光年，指的是现阶段我们观测到从M87星系发出的光线，在空间中传播了5500万年的时间（相对于地球参考系），由于宇宙膨胀，此时此刻M87星系与地球的实际距离肯定是大于5500万光年的，可能是2亿年，甚至10亿年。

如果我们宇宙一直膨胀下去，那么较远星系发出的光线，将永远也无法到达地球，因为太远距离上的退行速度将超过光速，就目前而言，与地球实际距离大于144亿光年的星系，退行速度已经超过了光速。

现阶段的可观测宇宙中，只有大约5%的星系，此时此刻发出的光线才能在未来到达地球，而且随着时间的推移，这个比例将会更小；如果热寂学说正确，再经过数千亿年后，可观测宇宙中只剩下我们的本星系群。

900多亿光年。因为宇宙膨胀的速度比光速还快，所以宇宙年龄是138亿年，可观测宇宙的直径是900多亿光年。

920亿光年。这是世界上最先进的望远镜所观测到的宇宙直径数据。

目前可观测宇宙的直径是930亿光年，可观测指的是我们人类运用科技最远所能看到地方的范围。

目前而言是不知道的，因为宇宙还在继续扩增，因此目前还不知道是多少，希望以后可以知道。

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