宇宙究竟有多大?说出来吓一跳:直径至少920亿光年!

来源: 2017-07-14 13:54:07

 

仰望夜空时人们不禁会问:宇宙究竟有多大?相信大家从小心头就有这个疑问,宇宙,因其无边无际的时空一直吸引着人们去探索,它的尽头又在何处?除了望远镜可以捕捉到的星云和星系之外,还蕴藏着什么我们所不知晓的奥秘呢?

如果要计算宇宙大小,光速是一个很好的指标。现有理论认为,宇宙产生于约138亿年前的一次大爆炸,因此有人认为,可见宇宙半径约为138亿光年。但真实情况并非如此,因为在过去100年间,物理学家们已经反复证明,宇宙在加速膨胀。

这些疑问引导这人类开创了一系列伟大的新勘探项目,也孕育出一些惊人的技术,让我们不仅可以窥探到宇宙中最远的距离,还可以了解物质和能量在最小尺度的行为。随着我们对原子核的深入研究,我们对这个微型世界的了解越来越多,这也使我们现在有能力去探寻一个古老问题的答案:宇宙究竟有多大?

人类测量宇宙大小的尝试可以一路追溯至古希腊的天文学家——萨摩斯岛的阿利斯塔克(Aristarchus,约公元前310年-公元前230年)。 他对日地和月地距离的计算修正了视差的概念。视差是一种利用邻近天体相对于远处背景天体的视位置移动来测量距离的技术。

在阿利斯塔克之后,人们对宇宙大小的测量几乎没有什么进展,直到波兰天文学家尼古拉·哥白尼(公元1473年-公元1543年)提出日心说。在历史上最后一批最伟大的实测天文学家中,丹麦贵族第谷 ·布拉赫(公元1546年-公元1601年)首次用视差法测量彗星的距离。他对邻近天体的距离测量帮助人们建立起更接近现代的距离尺度观念。

自从宇宙开始膨胀,随着时间的流逝,1厘米大小的“空间”膨胀成2厘米,并且如此不断膨胀下去。因此,如果把宇宙的膨胀也考虑进来,宇宙的半径就约为460多亿光年,直径大约是920多亿光年。

不过,这还需要一个重要的附带条件。这个直径指的是我们能够观测到的那部分宇宙的直径。广受宇宙学家支持的暴胀理论(如果它是正确的话)指出,可见的那部分宇宙与整个宇宙完全是两码事。一些宇宙学家提出,宇宙大的无边无际。不过,在此姑且把我们能够看到的那部分宇宙——也就是说那个直径约为930亿光年的宇宙——当做整个宇宙吧。

探寻宇宙究竟有多大这个问题始于20世纪20年代,在100英寸高的胡克望远镜的帮助下,在美国加利福尼亚州的威尔逊山上,天文学家埃德温-哈勃在其助手米尔特-哈马森的协助下,分析了一些模糊天体的光线,就是我们后来熟知的星云,他们发现那些实际上是一些位于遥远星空中的星系。

哈勃和哈马森发现,大多数的星体都向远处移动,距离地球越远,那些星球移动的就越快,这个原理如今被人们称为“哈勃定律”,它表明在很久之前,所有的星系是一个整体。目前天文学家用他们越来越大的望远镜看到的所有东西都可以追溯到同一个剧烈的开始,那就是宇宙大爆炸。

自从宇宙大爆炸发生以来,宇宙究竟变得有多大了?这取决于它经历的时间长度和膨胀速率。通过哈勃望远镜的精密测量得到的数据和其他工具的测量数据,得出了一致的结果,宇宙的起源可以追溯到137亿年前!

在那个时期,一束光可以穿梭13.7光年,大约130万亿公里。但是以宇宙大爆炸理论为依据,无论从哪个方向探测,哈勃望远镜能看到的最远的星系远在460亿光年之外,两端则相距920亿光年!

光年是长度单位,是计量光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离的单位,一般被用于衡量天体间的时空距离,其字面意思是指光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离,为9460730472580800米,是由时间和光速计算出来的。

世界上最快的飞机可以达到每小时11260千米的时速(2004年11月16日,美国航空航天局(NASA)的飞机最高速度纪录是11260千米/小时)。依照这样的速度,飞越1光年的距离需要用95848年。目前人造的最快物体是1970年代联邦德国和美国NASA联合建造并发射的Helio-2卫星,最高速度为每秒70.22千米(即每小时252792千米),这样的速度飞越1光年的距离约需要4000年的时间。理论上飞越一光年就是需要这么多年,星球之间动辄几亿光年,想想宇宙是有何其大了!

这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的,也或许它确实拥有某种边界,也就是说如果你旅行的时间足够长,你最终将回到你出发的地方,就像在地球上那样,类似在一个球体的表面旅行。

宇宙始于何时,将止于何时?这是宇宙留给人们最大的秘密,也是最难解释的难题。说实话,迄今为止我们还没有检测到宇宙的边界,甚至有科学家提出,宇宙“无界而有限”,就是说他暗示没有边界的,就是在宇宙上任意一点上发出的光线,将会沿着时空曲面在100亿年后返回到它的出发点。也有宇宙学提出,存在多重宇宙等。总之,我们保持好奇心吧,让这颗好奇心带领我们去探寻宇宙的真相,找到人类在宇宙中的位置,甚至,找到人生的意义。

 

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