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宇宙很大,但它到底有多大呢?这到底是什么奇

天下很大年夜,但它到底有多大年夜呢?这取决于天下是有限的仍是无限的。纵然是“大年夜”这个字也很难讲解清楚。而且现在我们评论的是我们所看到的天下巨细仍是天下的实际巨细呢?

宇宙很大年夜,但它究竟有多大年夜呢?这究竟是什么古怪的问题?大年夜象大年夜么?货车呢?恐龙呢?奶酪呢?奶酪有多大年夜?“大年夜”是有多大年夜?

“大年夜”这个字也很难解释清楚。现在咱们评论的是咱们所看到的天下大年夜小照样天下的实践大年夜小呢?当咱们考试测验假设天下是有限的或者是无限的时,这将变得愈加繁杂。

图解:可不雅测宇宙的模拟全图,室女座超星系团位于中间位置,但因过于眇小以至于看不见。

评论争论天下大年夜小的一个难点,在于天下不停在扩大延申。光在迢遥星系间的传播需求光阴,而当光在传播时,天下仍在持续扩大。是以,当我们评论争论天下到底有多大年夜时,距离变得没故意义。因为这个缘故原由,宇航员们一样平常不会在乎星系间的距离,转而注重于红移——颠末红移量z来测量。当z越大年夜时,红移程度越大年夜,距离该星系越来越远。

图解:艺术家对可不雅测天下的对数尺度设想,以太阳为中间,朝外是太阳系里手星和生手星,柯伊伯带,奥尔特云,南门二,猎户臂,银河系,仙女座星系,相近星系,天下纤维状布局,天下微波辐射以及处在边际的不可见的大年夜爆炸等离子体。

举个比如,假设咱们斟酌一个察看到的离咱们最远的星系之一的星系,它的红移是7.5。咱们能够经由过程核算毫光传达到咱们星系的距离来确认实践迢遥星系距离。当红移量为7.5时,核算结果大年夜约时130亿光年。你或许以为这意味着距离130亿光年,但实践上130亿光年曾经宇宙更小的,因而它应该比光脱离光阴隔咱们更近。因而,假如你核算这个更小的距离,它只是只有34亿光年远。

图解:这是对可不雅测宇宙大年夜小最普遍的误解之一。只管宇宙年岁是138亿岁,但由于宇宙膨胀,到可不雅测宇宙的边缘并不是138亿光年。图为位于纽约市罗斯地球与太空中间的一块牌匾。

现在银河系比这更远了。毫光脱离银河系后,银河系继承阔别我们。现在间隔我们大年夜约有290亿光年。这肯定跨越130亿光年,远超原本的34亿光年。

平日,当人们评论争论到宇宙的大年夜小时,指的是这么大年夜的间隔——被称为“共移间隔”。当然,到今朝为止我们只能丈量这么远。那么,我们能丈量多元?我们能够察看到的最迢遥的光来自宇宙微波背景,它具有约z = 1000的红移。

图解:上图右侧为迢遥的星系在可见光波段的光谱,与图左侧太阳的光谱对照,可以望见谱线朝血色的偏向移动,即波长增添(频率低落)

这意味着宇宙背景的共移间隔约为460亿光年。我们固定在这伟大年夜球体的中间,今朝可不雅测的宇宙直径约为920亿光年。纵然知道这个察看到的间隔,我们也明白实际上它远远跨越了这个间隔。假如我们能看到的便是所有的器械,我们会看到星系每每倾向于我们,但这是我们察看不到的。

图解:平行宇宙的艺术观点。资料滥觞于:佛罗里达州州立大年夜学

事实上,我们根本没有看到任何类型的星系凑集在一个特定的点上。是以,这意味着宇宙可以无限延伸。它可能比这更稀罕。只管存在一些媒体争议,但假如BICEP2检测到的早期膨胀是精确的,那么宇宙可能正在经历令人生畏的 “永恒膨胀”。假如是这样的话,我们可察看到的宇宙只是海洋般无穷宇宙中的一个泡沫。这被称为...平行宇宙。

图解:“泡沫宇宙”示意图,宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常数,我们的“宇宙”不过是此中的一个“泡沫”而已

是以,在道格拉斯亚当斯不朽的名言中说到,“宇宙,很大年夜”。真的很大年夜。你无法信托它是多么广大年夜,伟大年夜,令人难以置信的大年夜。我的意思是,你可能觉得成为一个化学家必要很长的路,但这相对付宇宙而言,仅仅是牛之一毛。

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