宇宙才诞生了138亿年,为何可观测宇宙的直径却达到了930亿光年?

如题所述

现在人类已经根据理论推测出,以地球为中心的可观测宇宙直径约为930亿光年。然而,根据宇宙大爆炸理论,宇宙诞生于大约138亿年前的一次大爆炸。如果光速是宇宙中速度的上限,那么为何138亿年后,我们观测到的宇宙大小不是138亿光年的半径范围?这似乎存在一个矛盾。
首先,我们需要从宇宙的起源说起。在1929年,著名物理学家哈勃发现了一种现象:星系发出的光越红,说明它距离我们越远。这一现象被称为红移。哈勃进一步观测到,地球以外的星系和星系团似乎都在远离我们,并且距离越远,远离的速度越快。他因此得出结论:宇宙正在膨胀。
哈勃推理,如果星系和星系团之间的距离在不断增加,那么在时间倒退时,它们最初应该是相互靠近的。基于这一观点,天文学家提出了一个假设:很久以前,宇宙可能处于一个高密度、高温的状态。
1931年,天文学家乔治·勒梅特首次提出了有关宇宙起源的大爆炸理论,称之为“原生原子的假说”。这个理论认为,宇宙正在膨胀,如果时间倒退,宇宙则可能正在收缩。最终,所有的质量可能会集中在一个点,即“原生原子”。
到了1948年,伽莫夫对热大爆炸理论进行了更精确的描述。他认为,在大约150亿年前,宇宙只是一个极其微小的点,之后发生了大爆炸,物质散布到各处,随着宇宙的膨胀,物质冷却,形成了质子、中子等基本粒子,宇宙就这样形成了。
微波背景辐射是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。这种辐射起源于宇宙早期的热状态,被称为3K背景辐射。1964年,彭齐亚斯和威尔逊意外探测到了这种辐射,证实了宇宙大爆炸理论。
关于宇宙的年龄,哈勃最初提出的“哈勃红移”用于计算宇宙年龄。通过长期观测和计算,科学家得出宇宙大约为138.2亿岁。
那么,为何可观测宇宙的直径达到930亿光年呢?需要注意的是,这个直径并不是已经看到的宇宙,而是根据理论我们可以看到的宇宙范围。由于宇宙加速膨胀,来自930亿光年外的光线已经无法到达我们,因此形成了不可观测的宇宙。实际上,真实的宇宙大小远远超过930亿光年。
相对论指出,任何携带信息或能量的物体都不能超过光速,但宇宙膨胀是空间的膨胀,不携带任何能量或信息。因此,宇宙的超光速膨胀并不违反爱因斯坦的相对论。
总结来说,宇宙的年龄可以通过哈勃定律和宇宙微波背景辐射计算得出大约为138亿年。930亿光年是可观测宇宙的大小,真实的宇宙还要更大。宇宙的大小和年龄138亿光年并不矛盾,因为宇宙在超光速膨胀。
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