天文新知/宇宙年齡138億年 直徑卻是920億光年?

宇宙年齡138億年,直徑卻是920億光年?。

由於沒有什麼物質能超越光速,而宇宙又是誕生於138億年前的大爆炸,宇宙的直徑理應不會超過276億光年,而為什麼可觀測的宇宙直徑卻達到了920億光年呢?

根據怪羅科普報導,為了解答這樣一個問題,先來打個形象的比方。你站在路上拍一張照片,是一條很長很長的馬路,長到你在大晴天都沒法看到馬路的盡頭。

那麼考慮這樣一種景象,在你精確1公尺的前方有站一位人,後方精確1公尺處也是站著一位人,同樣的每個人的前後方向1公尺處都站著一位人,沿著這條馬路無限排開。


這是一條非常特殊的馬路。

這裡又來想像下這條道路是這樣的:

想像下道路是不斷的向兩邊膨脹擴張,你可以看到你旁邊的人逐漸離開你,但是他們不是行走或移動,他們是站在原地不動,是由於道路在向前延伸擴張的緣故。

讓我們把你稱為人0,你前面的人稱為人1,後面的稱為人-1,之後以此類推,這樣就類似於數學上的數軸:

現在,以你為中心,當人1看起來似乎是遠離你(即人0),這只是由於你與他之間空間的膨脹導致的。人1雖然是在遠離你,但你是否看到人1和人2有接近到一起了嗎?

人1和人2之間經歷的是相同的空間膨脹,就如同你(人0)和人1一樣的。實際上,所有站在路上的人都經歷了一樣的膨脹過程。那麼經過一次每個間隔空間1公尺的膨脹,現在每個人的位置膨脹到距離原來2公尺遠的地方,當然這個過程人都是站在原地不動,只是馬路在膨脹而已。

所以,現在人1距離你2公尺,比原來的增加了1公尺。但是這時看下人10!在膨脹前人10距離你10公尺,而現在一次膨脹之後離你變成了20公尺,比原來的增加了10公尺!原先距離越遠的人,現在就離得更加的遠。換種說法就是,距離越遠的人,在同一時間內遠離你的速度也越快!(儘管整個過程人始終都是站在原地不動的)

那麼,現在再來想像一輛車在這條路上行駛到你這邊。——當汽車出發向我麼這邊行進,目的地的距離是已知的。當汽車到達,我們注意到旅程已經太久!——為什麼?因為隨著汽車的前進過程中道路是在一直不斷的膨脹。

更重要的是,當車距離我們很遠時,即便車的速度最快,它也不會到達我們這邊。因為距離越遠,空間膨脹的速度就越快,比汽車的最高速度還快。所以如果我們能夠觀察到這車(當然我們是看不到的),實際上它看起來會遠離我們,儘管它是向我們這個方向前進。因為道路膨脹延伸的速度已經是遠快過於汽車的最高速度了,所以我們與車之間的距離反而會越來越大。

那麼,回到我們所要回到的問題上:

當光經過138億年(這個也就是宇宙的年齡)的旅行,那麼當然它會向前行進138億光年(光年是天文單位,即1光年為以光速走一年的距離)的距離,那麼在這138億年間發射這道光線的物體也是一直在遠離我們的。

因此,約460億光年是目前可觀測宇宙的半徑(即宇宙的直徑約為920億光年),但這道光只走了138億年,即宇宙的年齡是138億年,膨脹的是宇宙空間本身。