宇宙到底有多大?

如题所述

宇宙到底有多大?宇宙的外面又是什么呢?外面的外面又是什么呢?

估计很多朋友在小时候都想过这个问题,就拿我自己来说吧,那时候互联网没现在发达,想要获取这类知识,只能往书店或者图书馆跑,可惜的是书上并没有给出明确的答案。

现在看来,这个问题之所以让人头痛,那是因为从一开始的出发点就错了,如果宇宙真的同箱子一样,星系都是存在于内部,那么这个问题是无解的,实际上在现今的宇宙学当中,我们所公认的一条原理(宇宙学原理)指出:在大尺度上,宇宙是均匀的、各向同性的。

这句话是什么意思呢?简单来说,如果我们将观察范围局限在一个小尺度上,比方说太阳系周围,那么所看到的天体分布可能处处都不一样,是不均匀的,各向异性的;但如果我们将观察范围进行放大,比方说数亿光年为直径的范围,此时我们会发现,不论从哪一点向四周看去,景象似乎都是一样的,几乎没有什么特别的地方。

正是这条原理为我们了解宇宙定下了一个基础,那就是宇宙没有边缘,没有中心。但这又是为什么呢?

我们可以从结论反问,如果宇宙有边缘,有中心,那也就意味着宇宙的均匀性、各向同性被打破了,这一点应该不难理解。不过我们仍可以举一个例子来帮助大家加强对这个结论的理解。

上世纪20年代,天文学家哈勃发现了遥远星系退行的现象,从而正式揭开宇宙膨胀的面纱,在大量观测数据的支持下,哈勃定律被提出,这个定律简单来讲,就是离我们越远的星系,其退行的速率越快。并且值得注意的是,哈勃定律并没有违背宇宙学原理,因此,哈勃定律适用于宇宙中任意地点,也就是你在宇宙的各个地方,都会观测到遥远星系的退行。(能导致这一点的,只能是宇宙自身在膨胀,而不是星系本身的移动)

反过来讲,既然目前的宇宙是处于膨胀状态,那么是否在遥远的过去,宇宙是从一个点膨胀而来的呢?这就是宇宙大爆炸理论的开端。

因为宇宙在膨胀,按照人类的观测手段(电磁波)来讲,存在一个所谓的可观测宇宙,这个宇宙是有限的,它的直径大约为920亿光年,但我们要注意,可观测宇宙仅仅是真实宇宙的一个组成部分。那么真实宇宙的大小是多少呢?

实际上这个问题涉及广义相对论对宇宙的描述,根据宇宙的实际密度与临界密度之比来区分,简单来讲,有三种情况:

闭宇宙:这是一个高密度宇宙,在空间上它是封闭的,打个比方,高密度宇宙犹如气球的二维表面,各种物质、天体都存在于球体表面,此时宇宙的大小是有限的,但却没有边缘(但这仅仅是一个比方,封闭的二维表面我们好想象,但强烈弯曲导致的封闭三维空间呢)。

开宇宙:这是一个低密度宇宙,形状如马鞍形,这种宇宙的大小是无限的。

临界宇宙:这个宇宙的密度恰好等于临界密度,另一种称呼叫做“平坦宇宙”,它的大小也是无限的,我们学习的欧氏几何知识正好可以应用在上面。

总的来说,宇宙的真实大小我们没法描述,但可观测宇宙的直径为920亿光年;宇宙没有边缘,也没有中心。

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第1个回答  2021-01-25

霍金这样描述宇宙,他指出我们生存的三维物质世界,实际上是二维膜上面的投影,宇宙有很多个,都是类似于膜的东西。当膜宇宙发生碰撞,就会毁灭宇宙,碰撞诱发了新的奇点大爆炸。钱学森的说法和霍金非常类似。

实际上,钱学森在30年代就幻想过宇宙学的前景,那时候他还很年轻,但是他已经在想象人类可以做恒星际的旅行。要知道,当时“火箭”还是科幻名词,德国的v2火箭的研发还是绝密,天文界甚至还有人不承认太阳系外有恒星,认为那是幻觉。钱学森的思想是如此的具有前瞻性,直到今天还具有指导意义。

宇宙

那么,宇宙的大小是怎么样的呢?钱学森在文章之中写到,宇宙的直径可能达到百亿光年以上,但它的信息是有限的,宇宙是一个有限的集合。钱学森的这个说法,可是在好几十年前,当时还没有改革开放。现在,我们知道,可观测的宇宙就有930亿光年的直径,说明宇宙的直径可能更大。钱学森的宇宙是有限信息集合的说法,也与哈勃等人的“宇宙有限无比”类似。

宇宙

钱学森在1986年又说,未来航天飞机肯定要淘汰,到了21世纪,所有的航天飞机都会停飞,因为太不划算。钱学森说,我建议中国可以直接跳过研发航天飞机,去搞更先进的空天飞机。钱学森的这个话又被应验了,目前世界上航天飞机已经停飞了十几年,原因就是成本太大,故障率太多。

我们越往宇宙深处看,所发现的星系变得越来越年轻,它们是在宇宙诞生不久后形成。直到宇宙的最深处,我们再也看不到星系,只有那些波长很长的微波,那是宇宙最早的光。目前人类的观测技术无法再看得更远,而这几乎也已经是宇宙的尽头。

宇宙

第2个回答  2021-01-24

宇宙到底有多大?

“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”中国古人准确地道出了今天我们对宇宙的定义。

在1919年爱丁顿通过日全食验证广义相对论的10年后,哈勃利用Ia型超新星的光度确定了20多个河外星系的距离后,通过光谱分析测量各星系的红移值,他发现距离越远的星系红移越大,成正比例关系,从而得出了哈勃定律。根据哈勃定律,科学家很容易就想到宇宙整体似乎正在膨胀。既然现在的宇宙在膨胀,那么假如我们沿时间回溯回去会怎样?结果是显而易见的,宇宙中所有的星系都会缩回到一个很小的区域里,于是,基于宇宙膨胀的宇宙大爆炸理论很自然就被提出来了。现在,科学家用不同的方法测量了宇宙膨胀的速率,即哈勃常数,由于使用不同方法测量的结果存在差异,我们一般采用普朗克卫星通过宇宙微波背景辐射测量到的值,约等于67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc为百万秒差距,1秒差距约等于3.261光年),根据这数值可以计算得到宇宙的年龄约为138.2亿年。

知道了宇宙年龄,我们是不是就可以知道宇宙有多大了呢?因为狭义相对论限制了宇宙中速度的极限是光速,既然宇宙只诞生了138.2亿年,也就是那些宇宙大爆炸所产生的物质最远也只能跑138.2亿光年,那宇宙的半径不就是138.2亿光年?这推论很合理,可惜它是错的。其实狭义相对论限制的是物质在时空中的运动速度不能超光速,但前面说过,根据哈勃定律,对远方的河外星系远离的最合理解释是宇宙正在膨胀,而宇宙膨胀导致的星系远离并非星系在时空中的运动,而是时空自身的膨胀,这并不受狭义相对论的光速极限的约束。

说了那么多,宇宙究竟有多大?答案是:不知道。我们目前确实不知道整个宇宙究竟有多大,不过我们知道可观测宇宙有多大。因为宇宙的年龄有限,光在这有限的时间内所能传播的距离就是可观测宇宙的半径,但由于前面所说的宇宙膨胀,这个半径并不是138.2亿光年,而是更大一点,随着光在膨胀的宇宙中传播,在经过了138.2亿年后到达我们眼里时,这个过程中,它所经过的距离已经被拉大了,根据科学家计算,这个已经被拉大的距离大约是465亿光年。

也就是说,随着宇宙的膨胀,目前我们所能观测到的最远距离就是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,这个球体内就是目前我们所能看到宇宙的全部,这就是我们的可观测宇宙,在此以外的宇宙目前对我们是不可见的,它们存不存在跟我们都没有关系。

第3个回答  2021-01-19

人类的未解之谜太多了。地球上的问题都没解决,尤其是人体奥秘。人和宇宙没法比太渺小了。宇宙有多大?连佛菩萨,圣人都说不清,何况平常凡夫呢。宇宙有多大?只能说是爱多大就多大吧。至于说宇宙什么样子,谁也没见过还是凭个人想象吧。

就算人类研究出来比光速快100倍的飞船也没用,还是到达不了目前460亿光年的距离!因为比光速快100倍,同样需要4.6亿年!人类是不可能存活这么久的!别说人!地球也不知道什么时候会消失!

宇宙不一定在一直膨胀应该是错觉,臂如太阳系也是银河系的一员,相对其他星系也可能在不同的位置,相对会随时间更远并不代表银河系在膨胀啊?反之仙女系以百万公里/小时靠近银河系说明宇宙在缩小吗?不能,每个大星系也可能围着一个中心绕着转有远去有接近,只能判断是在运动不能以此证明宇宙在膨胀对吧?

膨胀越来越慢,形成各种星球星系,然后慢慢就开始朝爆炸中心回归。爆炸中心质量仍然是比周围大。回归开始很慢,越到后面越快,应该是周围的黑洞向中心黑洞合并,合并完成又形成下一个爆炸,合并爆炸无限循环。

宇宙应该是有边无界,就和地球一样,永远找不到边界。我们的宇宙应该是有限的,宇宙外是更浩瀚的宇宙。

宇宙有多大以目前人类的科技根本无法计算,凭空猜想而已,可观宇宙930亿光年这只不过是宇宙930亿年以前的模样,现在已经膨胀到什么程度谁也算不出来。宇宙有多大,我告诉你,大小就如一架空客上,有一粒肉眼看不到的灰尘那么大,你喘口气,都可能把宇宙吸到肚里。

我有一个大胆的想法:宇宙如果是大爆炸产生的话,那么是不是有可能是因为时间空间发生异常而爆炸,由于宇宙是真空所以爆炸威力非常大,如果是这样的话那么宇宙就是有边境的。我认为宇宙的确是非常的大,但是并不是无穷无尽的。打个比方:我们生存的地球到目前为止大致有73亿人口,人类起源到现在也已经繁衍了几万年。为什么地球还是没有饱和,还是有多余的空间。

那是因为地球所有生命都有寿命,一直在生与死之间徘徊。每分钟全世界有很多新的生命诞生,同样每分钟也有很多生命在死亡。正是因为这个原因,所以把地球上的生命控制在一个均衡状态。

所以地球上永远都有空间,不容易装满。同样宇宙也是一样,每颗星球都有它的寿命,在浩瀚的宇宙中每分钟都有许多星球在诞生,但是同样每分钟也都有许多星球在灭亡,这样的诞生与灭亡的定律就把宇宙的空间控制在一定的范围内。所以我认为宇宙是有边界的,只是这个边界对于人类来讲已经是无穷大了。

宇宙里星辰互撞,在某一区域产生有规律的,小范围的星系,它的周围会有像太阳的中心旋转的星球,我们的地球就是这样,围绕着太阳。到一定时间太阳再与其他星球碰撞,地球是宇宙的奇迹!百万亿年前万亿年后都有智慧大脑思考宇宙的事情。

我打个比喻大家就跟明白啦,一只蚂蚁和一个地球比大小,你就能想象地球跟宇宙比大小的画面啦,地球在宇宙就好比一只蚂蚁在地球上那么点大,所以你们想想宇宙到底有多大呀,无限大就是一串读不完的数字。

我觉得宇宙就和人是一样的!!不知道大家有没有思考过一个问题!每一个人就是一个宇宙!人又活在人的宇宙当中! 打个比方!地球就是人体里的细胞!细胞里面存活这我们! 都是宇宙是在快速膨胀 !那我人也不是在慢慢生长吗?对于我们人体上的细菌来说不是也在快速生长?等待人类死亡也就是等于人体宇宙消失一样?我现在在想我们是不是生活在一个三维空间里,就像我们看的那个科幻片一样,我们走进那个门以后里面什么都有,但是我们永远走不出去,只有从那个门才可以走出去,走出去才是真正的世界,而我们现在就生活在一个幻想的虚拟空间,而这个空间是比我们智慧更高的生物所制造。现在能探测到的距离是900亿光年,900亿光年就到头了吗?假如说有边缘,那边缘是什么?是用土堆起来的土墙?是用石头砌起来的石墙?那需要多少石头?如果你让宇宙有边缘,那边缘是什么材料组成的?到哪去找那么多材料?

第4个回答  2022-11-01
真实的宇宙有多大,并没有定论和说法,但是人类能够观测到的宇宙是大约直径为930亿光年的球。
光年是长度单位,用于衡量天体之间的距离。字面意思指:光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离称为一个光年。光速在真空中约为30万千米每秒,也就是3×108米每秒,所以一光年就是9.4607×1015米。
因为宇宙中天体之间的距离很大,需要更大的单位进行描述。
艺术家对可观测宇宙的对数尺度构想,以太阳为中心,朝外是太阳系内行星和外行星、柯伊伯带、奥尔特云、南门二、猎户臂、银河系、仙女座星系、邻近星系、宇宙纤维状结构、宇宙微波辐射以及处在边缘的不可见的大爆炸等离子体。