宇宙規模已達直徑920億光年,但與宇宙之外相比,其實它如同原子

宇宙如此神秘,人類真的了解宇宙嗎?據上世紀天文物理學家的推測, 宇宙的誕生源自大爆炸

這一假說先后經過哈勃、伽莫夫等物理學家的發展,已經被世界廣為認可,并逐漸得出宇宙起源假說。

后人也一直在這個基礎上對宇宙進行觀測和研究, 但至今為止,人類的認知依舊是有限,人類對宇宙的探索是永無止境的

那麼宇宙究竟有多大?宇宙之外還有些什麼存在?人類對宇宙的觀測到了什麼地步?粒子視界下的宇宙又是什麼樣的?

在人類已知范圍內,宇宙規模已達到直徑920億光年,但比起宇宙之外的浩渺空間而言,宇宙真的像原子一般渺小嗎?

宇宙究竟有多大?

宇宙有多大?這個問題簡單又復雜,簡單在于只需要回答一個數字,復雜在于人類找不到真實準確的數字。

根據光在宇宙中傳播的時間和速度,科學家們計算演繹出,宇宙可觀測范圍的半徑約為460億光年,直徑即為920億光年。

這個數字是非常夸張的,但還在人類的認知范圍之內,但宇宙只有這麼大嗎?

不同的科學家對這個問題的看法各有不同,但若是從大爆炸這個角度看, 宇宙大爆炸約是發生在138億年之前,爆炸之后物質不斷膨脹,相互之間朝不同方向不斷運動

物質在運動過程中與周圍物質發生反應,形成不同天體,又構成不同星系,最終才組成整個宇宙。

如今哈勃望遠鏡可以觀測到距離地球130億光年之外,但這并不是宇宙的邊界。

因為在爆炸后的這138億年里,宇宙仍然處在不斷膨脹的狀態中,星系的位置也在不斷變化。

所以我們今天觀測到的星系或許不久之后就無法觀測到,這些星系不是消失在宇宙中了,而是消失在我們可觀測的范圍中了。

既然我們已經知道了宇宙在不斷膨脹,那麼研究者們是否可以根據宇宙膨脹的速度,來推測宇宙的大小?

答案是很難,根據「光行時」,科學家們計算出可觀測宇宙的半徑大約在460億光年左右,但既然有可觀測的部分,就有不可觀測的部分,而這一部分是當前技術到達不了的領域。

宇宙之外有什麼?

根據哈勃定理,距離我們越遠的星系退行速度越快,所以 只要星系距離我們夠遠,其退行速度就會超過光速

空間內的物體移動變化看起來會比光速快,但實際上 移動的是空間而不是物體本身

這種變化最終將會導致遠離視界的天體會變得無法觀測,因為光速沒能突破這種距離變化,從而限制了我們可觀測宇宙的大小。

也就是說,很有可能還有很多星系的光從未傳到過地球上,地球人類也永遠無法觀測到這些遙遠的星系,它們很多可能存在于可觀測宇宙之外的不可觀測部分之中。

按照人類目前發科技水平,我們很難推斷出不可觀測宇宙的大小,也不可能知道里面星系的分布。

另外,物體運動也不可能超過光速,這種空間尺度的膨脹即便是光速也無法追趕

目前科學家們也無法確定宇宙中的這種膨脹是否會停止,但如果這種膨脹是永無止境的,宇宙中的物質就會越來越分散,而到了一定程度時,我們目前可觀測到的星系也會消失,地球就會真正孤獨的存在于這片宇宙了。

現在讓我們回到宇宙膨脹上來,隨著時間的推移,構成宇宙的空間就會出現更多變化,包括空間中的物質和能量。

不乏有人提出「 宇宙細胞化」,我們存在的宇宙可能 只是空間宇宙的其中一個,它被一個更大的空間所囊括

或者在更高維度的空間中,宇宙也會發生重疊,這些我們都不得而知。

宇宙邊界究竟是什麼樣子?科學家們也有過很多預測,其中有一種說法是: 宇宙很可能像細胞分裂一樣,作為宇宙整體的一部分而產生

也就是說,宇宙跟宇宙之外相比,就像 一個細胞那麼渺小,甚至只是個原子而已,若果真如此,那麼宇宙之大實在是太可怕了。

人類看到的宇宙有多少?

根據科學家們的觀測,宇宙在可觀察范圍內,尺度已經達到了920億光年,推測科學家們認為,在可觀測宇宙中,可能存在2萬億個星系。

令人震驚的是,這還不是全部,如果從宇宙本身這個概念出發,我們所了解到的宇宙規模實際上相比宇宙之「外」,如同原子一般小。

可以這麼說,從可觀測的角度看,宇宙中的任何一個位置都可以作為觀測中心,但不論從哪里觀測,宇宙都找不到邊界

人類對宇宙的觀測是有限的,這種有限不是被觀測限制了,而是被「光」限制了。

在物理學上, 光速是299792458米/秒,由此可見光速也是有上限的。

光速的上限決定了信號的傳輸也存在著一個最遠距離,由于沒有信號傳過來,一旦超過這個距離,就檢測不到任何信息。

這一情況的存在直接影響了人類對宇宙的觀測和研究,與科技局限不同的是,如果是科技受限,在未來還可以尋求突破的方法,但光速的上限是完全無法人為提高的。

人類目前可觀測范圍內的宇宙,都是以地球為中心展開的。例如我們所處的太陽系直徑大約在2萬光年,若 以當前人類最快的速度飛行,可能要花上一個世紀都不一定能夠飛出太陽系

如果我們永遠都被限制在速度上面的話,人類可能窮極一生都無法探尋到宇宙邊界。

粒子視界下的宇宙是什麼樣的?

何為粒子視界?這里需要說明的是, 粒子視界是觀測者所能看到粒子光的最大范圍

為了方便理解,可以與地平線相類比,地平線是指地面與天空的分界線,而 粒子視界則是宇宙可觀測區域和不可觀測區域的分界線

自宇宙形成之際,宇宙中存在的物質之間就有一定距離,不論是在天體與天體之間,或是星系與星系之間。

如果從宇宙大爆炸理論出發,宇宙依然處在不斷膨脹的狀態中,那麼物質之間的距離就會不斷變大。

人類在觀測宇宙時,通常是處在一個相對靜止的狀態,然而物質的運動卻是絕對的。

所以, 只要運動存在,距離會一直存在

不難想象,天體與天體之間的距離,就像背道而馳的汽車,會隨著運動時間的增加而增加。

從二維角度看,天體之間的直線距離在不斷增加;從三維角度看,其位置在不斷變化更新。

所以說, 宇宙中一切物質的運動變化都具有同時性,它們運動的距離在物理意義上稱為「共動視界」,時間單位被稱為「共形時間」。

至今為止,人類能探尋到的宇宙,其實只有920億光年,數字雖然龐大但尚可接受。

然而人類看到的宇宙之外還是宇宙,這個范圍和邊界是人類永遠到達不了的。

如此看來,「宇宙細胞化」并不是毫無道理,它更像是 一個形象的比喻

如果說整個宇宙是一個龐大的體系,那麼可觀測宇宙確實小得如同原子的存在

但值得一提的是,如果可觀測宇宙的范圍持續擴大,遲早有一天它會「成長」為更大的粒子。

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