宇宙比次元大从混沌初开到了无边际,宇宙到底有多大?这是你我都无法想象的大

路安/2022-01-12/ 分类:元宇宙/阅读:
宇宙比次元大我想您问的是不是体积?要知道体积,那么必须得知道一个半径或直径。整个宇宙的大小可能为无限大,但目前未有定论。不过有个值是可以确定 ...
我想您问的是不是体积?要知道体积,那么必须得知道一个半径或直径。整个宇宙的大小可能为无限大,但目前未有定论。不过有个值是可以确定的,那就是人类目前可观测到以地球为中心的直径大蚂蚁S19约为930亿光年的宇宙范围。

这一问题会涉及到可观测宇宙、观测宇宙学、宇宙的年龄和空间度量扩张几个知识。

 

从混沌初开到了无边际,宇宙到底有多大?这是你我都无法想象的大

 

 

威尔金森微波各向异性探测器所拍摄的宇宙背景辐射影像,图:NASA / WMAP Science Team

可观测宇宙

可观测的宇宙是宇宙的一个球形区域,包括目前从地球上观测到的所有物质,因为自宇宙膨胀开始以来,来自这些物体的电磁辐射就有机会到达地球。在可观测宇宙中至少有2万亿个星系。假设宇宙是各向同性的,那么到可观测宇宙边缘的距离在每个方向上都是大致相同的。也就是说,可观测宇宙具有以观察者为中心的球形体积(球)。宇宙中的每一个位置都有它自己的可观测宇宙,它可能与地球上的宇宙重叠也可能不重叠。

从这个意义上说,可观测这个词并不指现代技术检测来自物体的光或其他信息的能力,或者说检测是否有任何东西存在。它指的是光速本身所产生的物理极限。因为没有任何物质传播得比光快,所以在宇宙年龄范围内(2015年数据估计为137.99±0.21亿年),任何比光传播得更远的物体都不能被探测到,因为它们还没有到达我们的探测器。有时,天体物理学家区分可见的宇宙和可观测的宇宙时,可见的宇宙只包括自重组(复合)以来发射的信号,可观测的宇宙包括自宇宙膨胀开始以来的信号(传统物理宇宙学中的大爆炸,现代宇宙学中暴胀时期的终结)。

根据计算,当前的同移距离-适当距离,自发光以来宇宙已经膨胀到可以发射宇宙微波背景辐射(CMBR)的粒子,即可见宇宙的半径大约为140亿秒差距(约457亿光年),而到可观测宇宙边缘的来回距离大约是143亿秒差距(约466亿光年),比可见宇宙的半径大了约2%。因此,可观测宇宙的半径估计约为465亿光年,其直径约为285亿秒差距(930亿光年,

 

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公里或

 

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英里)。宇宙中普通物质的总质量可以利用临界密度(弗里德曼方程)和可观测宇宙的直径计算,其值约

 

千克。

众所周知,由于宇宙的膨胀会加速,并且在未来会呈指数增长,所有遥远的物体所发出的光,在过去的一段时间里主要取决于它们当前的红移,因此发出的光永远不会到达地球。未来,所有目前可观测到的物体都将在时间上慢慢地冻结,同时发射出逐渐变红和逐渐变暗的光。例如,当前红移的z值从5到10的物体将在40亿至60亿年内保持可观测性。此外,目前位于一定同移距离(约190亿秒差距)以外的物体发出的光永远不会到达地球。

大小和地区

宇宙的大小有点难以定义。根据广义相对论,光的速度是有限的,并且宇宙空间在不断地膨胀,所以在宇宙的有生之年内,遥远的空间区域永远不可能与我们相互作用(光不可达到)。例如,即使宇宙永远存在,从地球发送的无线电信息也永远不会到达空间的某些区域,空间膨胀的速度可能比光穿越其空间的速度还要快。

遥远的空间区域与我们一同存在并且是现实的一部分,即使我们永远不能与它们相互作用。我们将可以影响和被影响的空间区域划为可观测的宇宙。,可观测的宇宙取决于观测者的位置。通过移动,观测者可以接触到比静止观测更大的时空区域。但是,即使是最快速的移动也无法与所有的空间进行交互。一般来说,可观测的宇宙是指从我们银河系中一处有利的位置(太阳系)所观测到的宇宙中的一小部分。

同移距离-在特定时间,包括地球与可观测宇宙的边缘之间的距离是460亿光年(140亿秒差距),因此可以得到可观测宇宙的直径大约为930亿光年(280亿秒差距)。光从可观测宇宙的边缘所移动的距离非常接近宇宙的年龄乘以光速,即138亿光年(

 

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秒差距),但是这并不代表任何给定时间的距离,因为可观测宇宙和地球的边缘已经移动得更远了。相比之下,一个典型星系的直径是30000光年(9198秒差距),两个相邻星系之间的典型距离是300万光年(919800秒差距)。例如,银河系的直径大约为100000-180000光年,与银河系最近的姐妹星系-仙女座星系的距离大约为250万光年。

因为我们不能观测到超出可观测宇宙边缘的空间,所以我们并不知道宇宙的整体大小是有限的还是无限的。对于宇宙总大小的估计,如果有限的话,它将高达

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百万秒差距,这是由无边界提案的一个决议暗示得出的。

 

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这是对可观测宇宙大小最普遍的误解之一。尽管宇宙年龄是138亿岁,但因为宇宙膨胀,到可观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心的一块牌匾。图:Rogerstrolley

地球在宇宙中的位置

地球 ? 地月系 ? 内太阳系 ? 太阳系 ? 本地星际云 ? 本地泡 ? 古尔德带 ? 猎户臂 ? 银河系 ? 银河系次集团 ? 本星系群 ? 室女座超星系团 ? 拉尼亚凯亚超星系团 ? 双鱼-鲸鱼座超星系团复合体?? 可观测宇宙 ? 宇宙

 

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我们在可观测宇宙中的位置

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