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宇宙有多大 边缘在哪里

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发表于 2016-11-6 21:44:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
  宇宙有多大 边缘在哪里?我们现在所谈到的宇宙大小,是指可见的宇宙,也就是以我们人类生活的地球为一个球体,它的半径是从大爆炸,即宇宙作为一个点诞生,并开始向外迅速膨胀以来光所通过的空间。从整体上看,宇宙很可能比这个可见的宇宙大得多。
  “光年”是天文学采用的计量单位,也就是光在一年中经过的路程。光的速度大约为每秒30万千米,一光年大约是94600亿千米。银河系的直径约为10万光年,而且还有另外的星系在银河系之外,离我们有数10亿光年。我们目前所能观测到的宇宙边缘,最新发现了类星体,与地球相隔约100亿~200亿光年,这是到目前为止所知最遥远的天体。
  这样遥远的距离简直无法想象,但天文学家的职责就是准确地计算、测量出宇宙的大小和范围。假如天文学家可以找到一支“标准蜡烛”,也就是某个类星体,它有稳定亮度,特别显眼,远隔半个宇宙也能够看见,那么这个问题便不再是谜。

宇宙有多大 边缘在哪里

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  但是到目前为止,大家公认整个宇宙可通用的“标准蜡烛”还没有找到。因此,天文学家运用这一基本方法时通常采取一种分步方式,这就是设立一系列“标准蜡烛”,每一步的作用就是测定下一步。

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  近几年,远红外线观测造父变星、行星状星云和麻省理工学院的约翰·托里的成片星系,3种不同的“标准蜡烛”使大多数人认为宇宙并不古老,仅有110-120亿年。
  但是,并不能肯定这就是正确答案,至少有另外3个天文学家小组得出了不同的结果。其中的一个小组是以哈佛大学天文学系主任罗伯特·柯什纳为首,他们得出的结论是,宇宙并不古老,可能有150亿年。但杰奎琳·休特及她的学生们,以及普林斯顿大学的埃德·特纳,都测定宇宙有240亿年。
  总而言之,到现在为止,宇宙究竟有多大这个问题还没有一个具体统一的答案,有待科学家们进一步研究。


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  宇宙有多大,宇宙有没有尽头


  想要了解宇宙究竟有多大,请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳,那么另一颗代表距离太阳最近的恒星:比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言,比如上海的读者,这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内,而对于一些小国的居民而言,这颗硬币可能都已经放到外国去了。
  而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时,就会麻烦的多了。比方说,相对于你的那颗硬币太阳,银河系的直径将是大约1200万公里,这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的,宇宙的尺度是惊人的,几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。
  但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容:


  1 宇宙有多大


  我们并非居于宇宙的中心,但是我们确实居于可观测宇宙的中心,这是一个直径约为930亿光年的球体
  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。

  科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧,但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算,那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值,那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年,这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢?

  答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是:它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝,由于宇宙的整体膨胀,所有的星系将离我们越来越远,直到最终留给我们一个一片空寂的空间。
  奇异的是,这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了,事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心,但是我们确实居于可观测宇宙的中心,这是一个直径约为930亿光年的球体。

  2 充斥着星系

  这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月,尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大,完整的图像是下面这幅图,其中包含有1万个星系,从局部放大图中,你可以看到一些星系的细节。

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 宇宙究竟有多大?终于有答案了!


  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。而且在宇宙大爆炸之后37.8万年,早期宇宙只是带电的粒子场,是高温高密度的电浆云,光子在这团电浆云里跑不远。之后发生了名为重组(recombination)的事件——粒子最终冷却到足够低的温度,首批原子形成,光才能自由移动。

  2003年,物理学家理查德·戈特和几个同事将宇宙膨胀、重组事件以及其他变量考虑在内,得到的可观测宇宙的半径约为456.6亿光年(直径为913.2亿光年)。

  不过,费城科学大学的物理学家保罗·霍尔本和尼克·托马塞罗解释称,上述计算基于威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)卫星提供的数据,随着更先进设备的“上岗”,这些数据不再是最好的。在最新研究中,霍尔本和托马塞罗利用欧洲空间局(ESA)的普朗克卫星提供的与宇宙膨胀有关的更新、更精确的数据,计算出宇宙的半径为453.4亿光年,比以前少了0.7%。
  托马塞罗表示,就整个宇宙尺度而言,3.2亿光年的区别可能只是小菜一碟,但它确实使我们感到已知的宇宙更舒适亲近了一些。
  不过,研究人员也表示,中微子这种“幽灵粒子”或许能让宇宙的半径达到463.1亿光年,但科学家们很难探测到中微子,因此,最终结果还有待进一步证实。

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