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宇宙的大小怎么理解,它到底有多大?

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发表于 2020-10-18 13:49:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
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宇宙有多大?
这是一个可以很简单回答,也很复杂的话题。

简单回答,根据目前科学界广泛共识,认为宇宙的年龄约138.2亿岁,可观测宇宙半径约465亿光年。

宇宙就这么大。

但我们老听说可观测宇宙,那么不可观测宇宙还有吗?

有,当然有。

一般认为,这个不可观测宇宙是宇宙有两个视界,一个是过去视界,一个是未来视界。

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过去视界是指宇宙大爆炸初期的,电磁波不透明时代。

那时的宇宙处于高温高密状态,对电磁波不透明,导致这一部分宇宙我们无法观测到,这个宇宙到底有多大,我们不知道。

这个宇宙不透明时间约38万年。宇宙大爆炸后38万年,宇宙的密度和温度才达到了中性原子形成的条件,这个时候宇宙开始变得透明。

开始这种透明还只是给微波开了一个口子,在后来的十余万年中,可见光才冲破氢原子和电离阻隔,渐渐脱耦而出。

所以人类观测到的世界就到此为止,现在观测到最早的宇宙就是微波背景辐射。

宇宙大爆炸38万年内,经历了膨胀和暴涨,当时的膨胀速度和暴胀速度有一个估计,但并不一定准确,所以不知道这个过去视界有多大。

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未来视界是距离我们最远的宇宙高速离我们而去的部分。

宇宙整体叠加以高于光速3倍多的速度膨胀,也就是距离我们很远的星系之光将永远到达不了人类的视野,因此这部分宇宙人类永远也观测不到。

这个未来视界有多大,人类也无法知道。

所以,人类要知道包括过去视界和未来视界的宇宙到底有多大,目前的理论还不具备这个条件。
引力波被证实,为了解过去视界带来一线曙光。

有一种理论认为,现在引力波已被证实存在,为将来了解过去视界提供了一个重要的观测条件。

因为虽然宇宙大爆炸初期环境对电磁波不透明,但引力波是封锁不住的,到时候引力波会给我们透露大爆炸那黑暗的一段时期的秘密。

我们拭目以待。

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但即便有引力波探测,也无法对未来视界进行了解。

这是因为光速是最快的,引力波也是光速,既然光都无法传递过来,并不是由于不透明,而是由于速度悖论,因此引力波也传不过来。

除非今后有新的理论突破,否则,人类永远都不知道未来视界是个什么样子。
现在我们来说下对宇宙大小的理解。

在很多宇宙模型中,尤其是微博背景辐射模型,宇宙看起来就像一个鸡蛋。

但我们千万不要把宇宙真的比喻为一个鸡蛋,以为宇宙这个鸡蛋也有一个蛋壳,那个蛋壳就是宇宙的边界,突破了那个壳,我们就可以出了宇宙了。

有人认为,我们现在只是由于速度限制,在光速面前,我们现在每秒百十千米的宇航速度还不如蜗牛爬行,因此465亿光年半径的可观测宇宙,我们世世代代永永远远也无法爬出。

只要突破光速限制,比如实现了曲速跨越、虫洞穿越,就有可能突破宇宙的蛋壳。

这是一种错误的认知。

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实际上我们宇宙的“蛋壳”是引力场。

根据爱因斯坦引力场论,我们宇宙实际上是一个巨大曲率中的“蛋”,这个蛋不是靠蛋壳来划定边界的,而是曲率,通俗点说就是引力场。

我们可以想象,宇宙从一个奇点大爆炸产生,但这个奇点并没有炸碎了,而是像气球一样的膨胀起来了,事实上,我们宇宙就是奇点的胀大。

我们都还在这个奇点上,因此就像我们在地球表面,受到地球引力约束,我们怎么走,也走不出地球的边界。

如果足够快的速度足够长的时间,最终只能够走回原点。而我们的感受是并没有转圈子,而是走直线,一直朝前走,就走回了原点,走得路线越直,回来得越快。

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宇宙当然不是地球,宇宙的引力场是看不到实体的,是时空的扭曲,连光线也是顺着这个曲率前进的。

而且宇宙之外不像地球之外,还有时空和物质存在,宇宙之外是没有时空物质的,宇宙就是在这一片虚空中卷缩着,并膨胀着。

你将一缕笔直的光线向前方射出,假定它不衰减和受阻一直传递下去,如果宇宙是一个半径465亿光年的正球体,那么这缕光线在未来2921亿年后就会射到你的背上。

有人说宇宙是无边无际,实际上我们可以理解为宇宙有际无边。理论上有一个际,但实际上我们感受和看不到这个边在哪。
宇宙就是这么大,就是这么一个样子。

不过关于宇宙形状的理论,现在还有很多,都只限于数理建模的逻辑猜想,尚无定论。

感谢阅读,欢迎讨论。

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发表于 2020-10-18 13:50:20 | 显示全部楼层
奇点有多大?能暴发宇宙亿万亿个的大星球?这种想法是不可能的事。其实宇宙就是没有年龄的,没有时间的,是无穷无尽的,没有尽头的变化之中。
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发表于 2020-10-18 13:50:30 | 显示全部楼层
无穷大无穷小
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发表于 2020-10-18 13:50:35 | 显示全部楼层
写的不错 通俗易懂
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发表于 2020-10-18 13:51:21 | 显示全部楼层
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