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图片所展示出的景象很震撼 , 不是吗?图片中从内向外展示了在观测尺度中的宇宙景色 , 最中心是太阳系 , 最外边看起来像藤曼一样的物质其实是可观测宇宙的最边界 。
之所以呈现出这样的颜色 , 是图像被做了一定的处理 , 它们都是超大尺度下的宏观宇宙中的超星系团 , 每一处藤曼都代表着一片星系 。
根据科学家们过去的观测 , 我们的宇宙尺度在观察范围内的直径已经达到了930亿光年 , 通过对天体的电磁辐射和宇宙诞生的时间推测 , 科学家们认为可观测宇宙中可能有2万亿个星系 。
这还不是全部 , 如果从宇宙本身这个概念出发 , 我们所了解到的宇宙规模实际上相比宇宙之“外”(尚未能观测到的宇宙) , 如同原子一般小 。
可以这么说 , 从“可观测”这个角度看 , 宇宙中任何一个位置都可以看作是观测中心 , 至于为什么探测不到边界 , 以及可观测范围宇宙如同原子一般小 , 这需要从多个方面来解释 。
文章接下来会从宇宙的观测模型、宇宙膨胀、粒子世界 , 以及可能的事件中来对此进行详细解答 。
观测在时间和空间上的变化
人类对宇宙的观测并不是说在可观测这件事上被限制 , 而是速度最快的光 , 其自身也有局限性 。 光速的物理极限决定了信号传输不能超越光速 , 因此它也存在一个最大距离 。 而超过这个距离就无法检测到任何东西 , 因为信号还没有传输过来 。
这其中的信号除了物体本身的辐射信号外 , 还有宇宙自身发射的微波背景辐射 。 随着宇宙膨胀的不断变化 , 本地超星系团之外的所有目前可观测物体最终都会出现时间冻结 , 同时发出的光也会越来越弱、越来越红 。
【宇宙直径已达930亿光年?但相比于宇宙之“外”,其实它小如原子】
正如文章开头的图片所展示的那样 , 接近边界的藤曼越来越红 , 而且微弱 。 目前处于一定距离的物体所发出的光永远不会到达地球 , 这个距离大概在190亿秒差距(1秒差距=3.26光年) 。
这和宇宙本身有什么关系呢?事实上 , 是宇宙变化影响了这一切 。 宇宙会出现今天我们所观测到的这样 , 很大程度是因为宇宙在膨胀 。 这种膨胀变化使得宇宙不断扩大 , 我们能够观察的东西会逐渐变得更少 , 这也使得我们的宇宙(可观测宇宙)可能会像一粒原子一般 。
宇宙膨胀不是简单的一种空间尺寸变化 , 它是可观测宇宙中任意两个给定的不受引力约束部分之间的距离 , 随着时间增加 , 发生一种内在的扩展 。 空间本身的尺度也会发生变化 , 这不需要空间存在于外部 , 也不涉及传统意义上的空间以及尺度变化的度量 。
我们可以对其进行一个简单的举例理解 , 在发生宇宙膨胀的地方 , 比如你正在朝向一颗树跑去 , 但由于你和树之间的空间出现膨胀 , 你们之间的距离在不断拉长 , 并且这种拉伸变化还会在新的膨胀中继续膨胀 , 所以你永远也到达不了终点 。
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