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贝壳网,【雄文】为什么世界年纪138亿年,世界直径却有930亿光年?,炖鸡的做法

2019年05月05日 03:58:04     作者:admin     分类:趣闻中心     阅读次数:183    

世界究竟有多大?多少岁?这是仰视星空的人常爱问的两大问题。

但刚开端触摸世界学的人,很可能遭受一种困惑:一方面得知世界年纪有138亿年,另一方面却被奉告世界最大直径高达930亿光年,这不是自相矛盾吗?

由于依照这些人的了解,从世界大爆炸一向到现在138亿年,科学家们一定是找到了切当依据——大爆炸发生的光子,经过绵长的138亿年飞翔,总算被咱们发现了。(这就像考古学家发现了霸王龙化石,从而确认它们曾日子在6700万~6500万年前相同。)

但,与此同时,科学家又在直截了当地通知咱们:世界最大直径竟有930亿光年,也便是说,以地球为中心的可观测世界半径有465亿光年。

作者:程亦之

来历:知乎

这么看来,世界创世之初——大爆炸最早诞生的光子,飞到现在不是才138亿年吗?为什么科学家竟然会发现465亿光年之外的星体呢?便是说为什么能够发现飞翔了465亿年的星光呢?

这不是再显着不过的自相矛盾嘛?!究竟科学家团体发昏?仍是还有本相?

这确实是个风趣又有料的好问题。科学家通知咱们这两个数据其实没缺点,有缺点的是咱们了解有误,以及读书太少。

没耐性刷屏的,一句话通知你答案,这是世界胀大搞的鬼。

没看懂?那就看一个简略的比方吧——

你现在走在机场的步行直梯上,匀速向前走,相关于步行直梯的步行速度是1米/秒。10秒后,你以为自己走了10米,但在周围的调查者看来,你现已大大超过了10米,由于你走、直梯也在走,这是你跟步行直梯一同前行的成果!

相同道理,代表世界年纪的光子,虽然飞翔时刻是138亿年,却能够跨过465亿光年。都是由于世界胀大形成的!懂了吧。

但问题来了,这不是大大超过了光速吗?传说中的超光速实在存在吗?世界年纪和巨细究竟是怎样丈量出来的?世界胀大又是怎样丈量的?

有耐性想知道「知其所以然」的,请看——

先来说说世界年纪。

事实上,测定世界年纪,并不是像有人想当然的那样,跟发现霸王龙化石相同,科学家找到了世界大爆炸的开端印象材料。

依照大爆炸理论,这是不行能的。由于从世界大爆炸开端,大约30万年后,世界最早一批原子才开端诞生;大约35万年(也有称38万年的),光子才开端在世界中向五湖四海传达,此刻整个世界直径只需1亿光年。

这些开端的光子,一路飞越到现在,便是咱们今天勘探到的世界微波布景辐射,简称CMBR。能够说是世界大爆炸的余波,也能够说是「世界的榜首束光」或许「婴儿世界快照」。

这样的话,只需测得CMBR越准确,确认的世界年纪也就越挨近。

从最早美国两位工程师经过射电望远镜——意外发现;

到1992年NASA发射世界布景勘探者(COBE)——自动勘探;

再到2003年NASA发射第二代世界微波布景勘探器(WMAP)和2009年欧空局ESA发射普朗克卫星——深度勘探;

再加上哈勃太空望远镜和一大波地上天文台的数据同享/互补对照……

经过半个世纪的不断尽力,最新测定的世界年纪——137.98±0.37亿年,一般简化成138亿年。

再说说世界巨细。

一般说的930亿光年,是指可观测世界的直径。

什么又是可观测世界?简略来说,便是以观测者为中心所能观测到的世界规模。弦外之音,可观测世界仅仅整个大世界的一部分。从世界大标准来说,不同观测者的可观测世界规模也不同。

以咱们为例,人类现在的可观测世界其实是个球体——一个以465亿光年为半径的巨巨巨型球体。球体外面是什么?可观测世界之外是什么?其实仍是大世界的一部分,只不过是咱们还没才能观测到。

现在已知的这个半径又是怎样来的?

其实,并不是咱们观测到了间隔地球465亿光年之外的星体。

▲现在为止人类观测最远的星系——GN-z11,依据哈勃望远镜的测定,它的年纪高达134亿年,间隔咱们大约320亿光年。此处——又一个年纪与间隔高度不符,究竟咋回事?等下你就懂了。

丈量可观测世界半径465亿光年,其实,咱们仍是依据测定CMBR——世界微波布景辐射——粒子的红移量,得到了共动间隔,大约是465亿光年,这便是可观测世界半径。

等等,红移量、共动间隔又是什么?

先说间隔

世界学中常常运用的有三种间隔:光行间隔、固有间隔、共动间隔。

光行间隔最为咱们群众所了解,便是用光飞翔的时刻来衡量间隔。光行间隔有一个条件便是不考虑世界胀大。为了运用方便,光行间隔派生出「光行时刻」——光行这段间隔所需的时刻,有时也被称为「回溯时刻」。事实上,世界年纪138亿年,也能够说是光行时,或许说回溯时刻是138亿年。

再比方,咱们说牛郎织女星相距16光年,也便是指它们之间的间隔需求光飞翔16年,光行间隔16光年,光行时/回溯时刻16年。

但假如考虑世界胀大,前面说过的观测到最远星系——间隔咱们320亿光年,事实上就没那么简略了。由于在光行320亿年的这段时刻里,整个世界是在不停地胀大。所以,要想测定星体的实在间隔,还需求考虑世界在这么长的时刻里究竟胀大了多少?

再简略说下,世界胀大——这是从大爆炸开端就从未消停地「世界大动作」。最早被大名鼎鼎的哈勃发现,建立了世界胀大理论,形成了哈勃规则、哈勃常数、退行速率、红移量等等。现在已成为世界学最抢手的研讨范畴之一,由于它决议了许多重要出题。在这里,你只需能了解这个比方就好——

世界胀大的道理,就像葡萄干面包相同,放进烤箱里烘烤时,面包会从小变大的胀大,不管是面包外表仍是里边的葡萄干,在这个胀大进程里,都会彼此远离。

现在,科学家对世界的观测成果正好与此符合,一切星系都在远离咱们!葡萄干都在彼此远离!科学家把这种远离咱们的世界胀大速度,也叫退行速度,相对咱们来说这些星系都在退行。又由于这个速度是依据光谱红移现象丈量的,所以引进一个「红移」概念。这个咱们后边再说。

咱们有了世界胀大的概念后,你就能了解「共动间隔」了。共动间隔的「共动」,究竟是谁跟谁共动?

其实是丈量世界间隔的量天尺,跟世界胀大一同共动——一同胀大。这种幻想出来的量天尺,丈量出的间隔便是共动间隔,也有叫同移间隔的。这就意味着,测出来的仍是胀大前的数值,所以,共动间隔是一个固定值。

可观测世界半径为465亿光年,就归于共动间隔。

为什么此处要选用共动间隔呢?

其实,这正是科学的谨慎说法。你想想,世界时时刻刻都在加快胀大,并且胀大速度很惊人,越来越多的星系在远离咱们,终究变成不行观测。所以,关于这种动态的世界来说,最稳当的说法便是选用共动间隔——这个固定值,描绘可观测世界的标准,和世界一同胀大,不随时刻改变,更适合描绘这个加快胀大的世界巨细——半径465亿光年的巨型球体。

跟共动间隔概念——正好相反的是「固有间隔」,一种随世界胀大而改变的间隔,相当于运用一把固定不变的量天尺,去丈量胀大中的世界间隔。也便是说,这是一个随时刻改变而改变的数值,当然这是一个抱负值。

虽然固有间隔实际上无法丈量,但在科学家眼里却是一种最挨近实在间隔的概念。所以,科学家找到一种代替计划,这便是红移量。

所谓红移,便是光子辐射的波长,跟着世界胀大会被拉长,从光谱蓝色的短波移动到赤色的长波,因此形成了红移现象。

红移是一个很直接的量,由于直接观测,就能得出数值。一束光的红移,便是悠远星光的观测波长—实在波长,再与实在波长的比值。

请记住,红移量是咱们议论世界标准、星体间隔时,仅有能够明晰的丈量值,而其它比方光行间隔、共动间隔、回溯时刻,都是派生出来的量。至于这些量之间是怎么换算的,要涉及到一堆数学公式,仍是就此略过。

对咱们来说,最简略最有用的便是一张对照表——回溯时刻、光行间隔、共动间隔、红移量、胀大速度之间联系的对照表,满足用了。

咱们能够很明晰查到:当世界年纪是138亿年(回溯时刻)时,所对应的共动间隔是465亿光年,红移量是100。

再比方,最远星系GN-z11的回溯时刻,即星系年纪134亿年,对应的共动间隔便是320亿光年。而这些数值也都是经过丈量——从这个星系宣布光子的红移量换算出来的。

咱们懂得了回溯时刻、共动间隔、红移量之间的联系,是不是一会儿恍然大悟了不少?

最要害的问题来了:世界回溯时刻/光行时刻是138亿年,共动间隔却是465亿光年,这不是大大超过了光速吗?不是正好阐明因世界胀大形成的超光速现象吗?

能够必定的是,咱们还没有发现任何「超光速的光」。光的最高限速仍是30万公里/秒,无法自我打破或许凭借外力逾越。

至于说,世界榜首束光——世界微波布景辐射,在138亿年里跨过了465亿光年,大大超过了137亿年的光行间隔。读懂上面我所说的,其实就该弄懂了——绝不是世界榜首束光逾越了光速,而是世界加快胀大使得榜首束光看起来如同超光速,这不过是咱们作为观测者,看到的一种调查效应。

仔细的人从上面那张表也会发现,第二栏v/c退行速度与光速比值最大便是1,并不存在超光速的现象。

这就像我在前面罗列「你在步行直梯上行走」的栗子,你的速度便是步行速度,但由于要加上步行直梯自身的运转速度,在调查者看来,你的步行速度和步行间隔,确实现已超过了周围没有搭乘直梯的人。可是,咱们并不能就此得出结论:你的速度逾越了人类步行的最高速度,你现已变成了超人!

总归,咱们大可不必忧虑/希望可观测世界存在超光速的光,作为本世界的最快信使——光信使现已是最高限了,这是由世界规则决议的。

延伸与提高

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