可觀測的天體是有限的,而且還會越來越少,因為它們正在遠離地球

漫酱~ 2023/01/18 檢舉 我要評論

宇宙有多大?這可能是人類所能夠提出的最為終極的問題了,因為這是一個永遠也無法得到答案的問題,因為無論是現在,還是將來,我們都無法看到宇宙的全貌,我們所能夠了解的全部空間范圍被稱為可觀測宇宙。

為什麼會有一個可觀測宇宙呢?為什麼可觀測宇宙范圍之外的空間是不可見的呢?可觀測宇宙的半徑為460億光年,也就是說在460億光年以外的區域是完全不可見的。之所以會出現這樣的現象,是因為光速的限制。

在日常生活中,我們能夠看到一個物體,是因為光照射在這個物體表面之后反射進入我們的眼睛,所以我們才能夠看到這個東西。同樣的,在宇宙中也是一樣,我們能夠看到一個星體,是因為來自于這個星體的可見光進入了我們的眼睛。

光從一個星體進入到我們眼睛之中的過程并不是瞬時的,如同其它物質的移動一樣,光的移動也有一個速度,那就是光速。

光在真空中的傳播速度為每秒299792458米,恒定不變。以太陽為例,太陽和地球之間的距離約為1.496億公里,按照光傳播的速度,太陽光照射到地球之上需要約8分鐘左右的時間。

換個方式來說,也就是我們所見到的太陽實際上是8分鐘以前的太陽,如果此時此刻有一個高等的外星文明,將太陽偷走,那麼位于地球上的我們仍然能夠看到太陽安然的掛在空中,直到8分鐘以后,它才會消失掉。太陽如此,而宇宙中的其它天體也是如此,比如夜空中最亮的那顆星,天狼星,天狼星與地球的距離約為8.6光年,也就是以光速行進8.6年才能夠到達地球。

實際上我們所見的天狼星,是8.6年以前的天狼星。

無論此時此刻的天狼星發生何種聚變,我們都只有等到8.6年以后才能夠看到。明白了這一點以后,一個新的疑問誕生了,按照這種理論,隨著時間的推移,宇宙間的所有天體都會逐漸被我們所觀測到,因為不管距離多麼遙遠,終有一日它所發出的光能夠到達地球,可是我們所能夠見到的天體永遠都是那麼多,從來也不會有新的天體出現,這是為什麼呢?

事實上我們所能夠觀測到的天體不僅是有限的,而且在未來還會越來越少,因為所有的天體都在遠離地球,地球正在被逐漸孤立。其實說天體在遠離我們并不準確,實際上天體本身并沒有發生移動,而是宇宙空間在膨脹。

宇宙膨脹論是通過多年的觀測所得出的結論。

在宇宙之中,任意兩點之間的空間都處于不斷地擴張之中,而且如果兩個點相距越遠,那麼這個擴張的幅度就越大。因為整個宇宙空間在膨脹,所以所有的天體都會相互遠離,也就是說宇宙會變得越來越稀疏。

通過觀測,我們已經基本可以確定宇宙膨脹的速率。當宇宙間兩點相距達到326萬光年的時候,兩點因膨脹而相互遠離的速度約為每秒67.8公里,兩點的距離每增加326萬光年,這個遠離的速度就會增加大約67.8公里。在太陽系之中,各個天體之間的距離是很近的,比如太陽和地球之間的距離僅為1.496億公里,換算成光年,僅為0.0000158光年,所以天體之間因膨脹而遠離的速度是非常慢的,我們幾乎感受不到太陽系天體之間的相互遠離。

那些距離地球非常遙遠的宇宙天體遠離地球的速度就顯得非常快了。

不斷累加下去,在達到一定距離之后,這個相互遠離的速度就會超過光速。光速不可超越的理論指的是宇宙系統內部具有信息傳遞的移動速度,宇宙膨脹屬于空間本身的膨脹,與光速最快原理并不矛盾。當一個天體遠離的速度超越了光速,那麼它所發出的光就永遠也不會傳遞到地球上來了,所以我們也就永遠都無法看到它了。

​同樣的道理,由于所有的天體都在相互遠離,現在我們所能夠看到的天體,隨著時間的推移,也會離我們越來越遠,終有一日,它們會移出可觀測宇宙的范圍,到時候也它們也就變得不可見了。在億萬年之后,當我們再次仰望宇宙的時候,可見的就只有一片黑暗,宇宙中將會空無一物。也有理論認為宇宙并不會無限膨脹下去,當達到一定極值后就會再次轉為收縮,整個宇宙將重新坍縮為一個奇點 。

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