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咱们的世界到底有多大?是138亿光年吗?

“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”世界古人精确地道出了今日咱们对世界的界说。在17世纪现代科学诞生的年代,人们以为时刻与空间是互不相干的两样东西,牛顿以为时刻和空间都是肯定的、独立的实体,他把它们称为肯…

“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”世界古人精确地道出了今日咱们对世界的界说。

在17世纪现代科学诞生的年代,人们以为时刻与空间是互不相干的两样东西,牛顿以为时刻和空间都是肯定的、独立的实体,他把它们称为肯定时刻和肯定空间,肯定空间是物质赖以存在的实体,而时刻则是运动赖以存在的实体。但到了20世纪初,爱因斯坦以狭义相对论把两个独立的实体一致了起来,组成一个称为时空的实体,它以为时刻是相对的,空间也是相对的,唯有时空是肯定的。与此一起,它也把早年各自独立的物质和能量一致起来,质量和能量是物质的两个特点,跟时空相同,质能也是一致的。

在宣布狭义相对论的十年后,爱因斯坦再次推翻时空,他指出质量和能量的存在会引起时空的曲折,牛顿所说的引力其实这是时空曲折后的一种现象。当提出这一划年代的全新引力理论后,爱因斯坦发现好像物质和时空也不是互相独立的,曲折的时空里就包含着能量,那么时空好像不再是一个独立的实体,他因而指出,不存在一个独立的肯定的时空,时空有必要与物质一起存在。爱因斯坦在晚年乃至以此置疑时空存在的客观性。

至此咱们能够以为,时空质能是一个一致的全体,而咱们就称这个全体为世界!也便是说,世界包含了一切的时刻、空间、质量、能量。

那么很显然,咱们早年以为或许存在的那个一望无垠、空无一物的空间或许并不存在,即便存在,也与咱们的世界无关,所以咱们就依照这个世界的界说来看看世界终究有多大?

在1919年爱丁顿通过日全食验证广义相对论的10年后,哈勃运用Ia型超新星的光度确认了20多个河外星系的间隔后,通过光谱分析丈量各星系的红移值,他发现间隔越远的星系红移越大,成正比例联系,然后得出了哈勃规律。依据哈勃规律,科学家很简单就想到世界全体好像正在胀大。

已然现在的世界在胀大,那么假设咱们沿时刻回溯回去会怎样?成果是清楚明了的,世界中一切的星系都会缩回到一个很小的区域里,所以,依据世界胀大的世界大爆炸理论很天然就被提出来了。现在,科学家用不同的办法丈量了世界胀大的速率,即哈勃常数,因为运用不同办法丈量的成果存在差异,咱们一般选用普朗克卫星通过世界微波布景辐射丈量到的值,约等于67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc为百万秒间隔,1秒间隔约等于3.261光年),依据这数值能够核算得到世界的年纪约为138.2亿年。

知道了世界年纪,咱们是不是就能够知道世界有多大了呢?因为狭义相对论束缚了世界中速度的极限是光速,已然世界只诞生了138.2亿年,也便是那些世界大爆炸所发生的物质最远也只能跑138.2亿光年,那世界的半径不便是138.2亿光年?

这推论很合理,惋惜它是错的。其实狭义相对论束缚的是物质在时空中的运动速度不能超光速,但前面说过,依据哈勃规律,对远方的河外星系远离的最合理解说是世界正在胀大,而世界胀大导致的星系远离并非星系在时空中的运动,而是时空本身的胀大,这并不受狭义相对论的光速极限的束缚。

说了那么多,世界终究有多大?答案是:不知道。咱们现在的确不知道整个世界终究有多大,不过咱们知道可观测世界有多大。

因为世界的年纪有限,而光在这有限的时刻内所能传达的间隔便是可观测世界的半径,但因为前面所说的世界胀大,这个半径并不是138.2亿光年,而是更大一点,跟着光在胀大的世界中传达,在通过了138.2亿年后抵达咱们眼里时,这个过程中,它所通过的间隔现已被拉大了,依据科学家核算,这个现已被拉大的间隔大约是465亿光年。

也便是说,跟着世界的胀大,现在咱们所能观测到的最远间隔便是465亿光年,这465亿光年的半径构成一个直径为930亿光年的球体,这个球体内便是现在咱们所能看到世界的悉数,这便是咱们的可观测世界,在此以外的世界现在对咱们是不行见的,它们存不存在跟咱们都没有联系。

吾生也有涯,而知也无涯,以有涯随无涯,殆已……

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