宇宙到底有多大?
宇宙到底有多大?宇宙的外面又是什么呢?外面的外面又是什么呢?
估计很多朋友在小时候都想过这个问题,就拿我自己来说吧,那时候互联网没现在发达,想要获取这类知识,只能往书店或者图书馆跑,可惜的是书上并没有给出明确的答案。
现在看来,这个问题之所以让人头痛,那是因为从一开始的出发点就错了,如果宇宙真的同箱子一样,星系都是存在于内部,那么这个问题是无解的,实际上在现今的宇宙学当中,我们所公认的一条原理(宇宙学原理)指出:在大尺度上,宇宙是均匀的、各向同性的。
这句话是什么意思呢?简单来说,如果我们将观察范围局限在一个小尺度上,比方说太阳系周围,那么所看到的天体分布可能处处都不一样,是不均匀的,各向异性的;但如果我们将观察范围进行放大,比方说数亿光年为直径的范围,此时我们会发现,不论从哪一点向四周看去,景象似乎都是一样的,几乎没有什么特别的地方。
正是这条原理为我们了解宇宙定下了一个基础,那就是宇宙没有边缘,没有中心。但这又是为什么呢?
我们可以从结论反问,如果宇宙有边缘,有中心,那也就意味着宇宙的均匀性、各向同性被打破了,这一点应该不难理解。不过我们仍可以举一个例子来帮助大家加强对这个结论的理解。
上世纪20年代,天文学家哈勃发现了遥远星系退行的现象,从而正式揭开宇宙膨胀的面纱,在大量观测数据的支持下,哈勃定律被提出,这个定律简单来讲,就是离我们越远的星系,其退行的速率越快。并且值得注意的是,哈勃定律并没有违背宇宙学原理,因此,哈勃定律适用于宇宙中任意地点,也就是你在宇宙的各个地方,都会观测到遥远星系的退行。(能导致这一点的,只能是宇宙自身在膨胀,而不是星系本身的移动)
反过来讲,既然目前的宇宙是处于膨胀状态,那么是否在遥远的过去,宇宙是从一个点膨胀而来的呢?这就是宇宙大爆炸理论的开端。
因为宇宙在膨胀,按照人类的观测手段(电磁波)来讲,存在一个所谓的可观测宇宙,这个宇宙是有限的,它的直径大约为920亿光年,但我们要注意,可观测宇宙仅仅是真实宇宙的一个组成部分。那么真实宇宙的大小是多少呢?
实际上这个问题涉及广义相对论对宇宙的描述,根据宇宙的实际密度与临界密度之比来区分,简单来讲,有三种情况:
闭宇宙:这是一个高密度宇宙,在空间上它是封闭的,打个比方,高密度宇宙犹如气球的二维表面,各种物质、天体都存在于球体表面,此时宇宙的大小是有限的,但却没有边缘(但这仅仅是一个比方,封闭的二维表面我们好想象,但强烈弯曲导致的封闭三维空间呢)。
开宇宙:这是一个低密度宇宙,形状如马鞍形,这种宇宙的大小是无限的。
临界宇宙:这个宇宙的密度恰好等于临界密度,另一种称呼叫做“平坦宇宙”,它的大小也是无限的,我们学习的欧氏几何知识正好可以应用在上面。
总的来说,宇宙的真实大小我们没法描述,但可观测宇宙的直径为920亿光年;宇宙没有边缘,也没有中心。
宇宙到底有多大??
目前宇宙的半径大概是465亿光年,直径930亿光年。但930亿光年仅仅是我们能观测到的宇宙直径,由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,所以我们只在地球上观测宇宙的话无法得知宇宙到底有多大,这还是一个未解之谜。
宇宙到底有多大呢?是无限大呢?还是有限的呢?
从古至今,有很多人都在问,宇宙有多大?宇宙有没有尽头?宇宙真的是无穷大吗?在天文学家面对这样的问题也是无法解答的。
地球
现在我们都知道地球是一个呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体,地球表面积5.1亿平方公里,地球的直径是12756km,地球的体积是10800亿km³,质量为60万亿亿吨,地球上承载了76亿人的生命!
地球是太阳系中的一个行星,太阳是太阳系的中心天体,八大行星都在围绕太阳公转。
太阳
太阳的直径大约是1392000km,是地球直径的109倍之多,太阳的质量是1.98892 x 10^30千克,体积大约是地球的130万倍。太阳是太阳系里最大的天体,占总质量的99.86%。
地球围绕着太阳公转,而太阳系围绕银河系公转的,太阳是银河系里的一颗很普通的恒星。
银河系
银河系里有超过2000颗恒星和大量的星团、星云,还有各种类型的星际气体和星际尘埃。银河系是个中间厚,四周薄的状况,它的银面的平均厚度为2000光年,中心厚度1.2万光年,而银河系的直径有10万光年,可见总质量为太阳的1.5万亿倍。
宇宙
宇宙包含所有空间,时间,事物以及物质,它起源与奇点大爆炸,宇宙有大约138亿年的历史,而且目前宇宙的可观测直径是930亿光年。可观测是指至今为止我们只观测到了930亿光年,实际上还有比930亿光年要大,这个天文数字摆在这里,我们没有实际接触是感觉不到有多大的。光是宇宙中跑的最快的速度,光年就是指光在真空中一年行走的距离,也就是说就算是光也要930亿年也能直线走完人类现在的可观测宇宙。
说起宇宙,我们脑海中出现的是“无穷无尽”,但是至今还是没有一种准确的说法来证实宇宙到底有多大。从伽利略到牛顿再到爱因斯坦这些伟大的科学家也没有对宇宙的大小作出过评价,宇宙的范围是有限还是无限的,我们不清楚,但是现在科学技术的发展还是无法解释。
宇宙中存在的很多物质,比如黑洞,暗物质等等,宇宙的尽头到底在哪里呢?
有科学家指出,宇宙是在不断膨胀的,随着时间的流逝,星际之间的距离会越来越大,那么宇宙更会人摸不着头脑。
如何发现宇宙在膨胀?
在1929年,哈勃的天文观测发现所有遥远的星系会朝着远离地球的方向移动。后来哈勃的大量观测表明绝大多数星系在远离银河系,并且越远的星系退行速度越快,得出了速度和距离之比近似为一个常数,这个常数就是后来被称为哈勃常数,这个规律就就是哈勃定律。
要想解释星系的原理,科学家们提出了多种解释,但是只有宇宙在扩张这一种解释通过了全部数据的检验,最后得出结论:宇宙在膨胀。
宇宙膨胀速度呢?
哈勃定律v = Hod,其中v是以千米每秒计算的星系速度,而d是星系与观察者之间的距离,Ho 就是哈勃常数。但是速度v并非星系在宇宙中的飞行速度,是星系本身扩张的程度。
目前科学家测量的最精确的宇宙膨胀率,即哈勃常数H=67.80±0.77km/s/Mpc(Mpc:百万秒差距,约326万光年),简单来说就是表示宇宙最两边距离每增加326万光年,星系就会因为宇宙膨胀而远离的越快,就是退行速度会增加67.8km/s。这完美的说明了宇宙在超光速膨胀。
宇宙到底是不是无穷大?
上面所提到的宇宙超光速膨胀,说明了宇宙其实是有限的。还记得宇宙背景辐射吗?宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性或者黑体形式和各向异性的微波辐射。
正是由于微波辐射所以给了宇宙大爆炸的一个有力的证据,宇宙大爆炸指的是宇宙来自体积很小的奇点,在奇点爆炸后才形成今天的宇宙。这两个理论都证明了宇宙不是无穷大。
在科学技术发展的今天,又有种新的理论占据的上风,“我们所生活的世界是虚拟的”。在技术层面上,虚拟理论也是正确的,宇宙也可以通过超级模拟程序模拟出来的,模拟的数据是有限的,那也说明了宇宙是有限的。
宇宙有多大?
目前宇宙的半径大概是465亿光年,直径930亿光年。但930亿光年仅仅是我们能观测到的宇宙直径,由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,所以我们只在地球上观测宇宙的话无法得知宇宙到底有多大,这还是一个未解之谜。
宇宙有多大 ??????????????
目前宇宙的半径大概是465亿光年,直径930亿光年。但930亿光年仅仅是我们能观测到的宇宙直径,由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,所以我们只在地球上观测宇宙的话无法得知宇宙到底有多大,这还是一个未解之谜。