為何宇宙年齡是138億年,直徑卻是920億光年?
由于沒有什么物質(zhì)能超越光速,而宇宙又是誕生于138億年前的大爆炸,宇宙的直徑理應(yīng)不會(huì)超過276億光年,而為什么可觀測(cè)的宇宙直徑卻達(dá)到了920億光年呢?
為了解答這樣一個(gè)問題,先來打個(gè)形象的比方。
你站在路上拍一張照片,是一條很長(zhǎng)很長(zhǎng)的馬路,長(zhǎng)到你在大晴天都沒法看到馬路的盡頭。
▲這是一條非常特殊的馬路
那么考慮這樣一種景象,在你精確1米的前方有站一位人,后方精確1米處也是站著一位人,同樣的每個(gè)人的前后方向1米處都站著一位人,沿著這條馬路無限排開。
這里又來想象下這條道路是這樣的:
想象下道路是不斷的向兩邊膨脹擴(kuò)張,你可以看到你旁邊的人逐漸離開你,但是他們不是行走或移動(dòng),他們是站在原地不動(dòng),是由于道路在向前延伸擴(kuò)張的緣故。
讓我們把你稱為人0,你前面的人稱為人1,后面的稱為人-1,之后以此類推,這樣就類似于數(shù)學(xué)上的數(shù)軸:
現(xiàn)在,以你為中心,當(dāng)人1看起來似乎是遠(yuǎn)離你(即人0),這只是由于你與他之間空間的膨脹導(dǎo)致的。人1雖然是在遠(yuǎn)離你,但你是否看到人1和人2有接近到一起了嗎?
人1和人2之間經(jīng)歷的是相同的空間膨脹,就如同你(人0)和人1一樣的。實(shí)際上,所有站在路上的人都經(jīng)歷了一樣的膨脹過程。那么經(jīng)過一次每個(gè)間隔空間1米的膨脹,現(xiàn)在每個(gè)人的位置膨脹到距離原來2米遠(yuǎn)的地方,當(dāng)然這個(gè)過程人都是站在原地不動(dòng),只是馬路在膨脹而已。
所以,現(xiàn)在人1距離你2米,比原來的增加了1米。但是這時(shí)看下人10!在膨脹前人10距離你10米,而現(xiàn)在一次膨脹之后離你變成了20米,比原來的增加了10米!原先距離越遠(yuǎn)的人,現(xiàn)在就離得更加的遠(yuǎn)。換種說法就是,距離越遠(yuǎn)的人,在同一時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)離你的速度也越快!(盡管整個(gè)過程人始終都是站在原地不動(dòng)的)
那么,現(xiàn)在再來想象一輛車在這條路上行駛到你這邊。——當(dāng)汽車出發(fā)向我么這邊行進(jìn),目的地的距離是已知的。當(dāng)汽車到達(dá),我們注意到旅程已經(jīng)太久!——為什么?
因?yàn)殡S著汽車的前進(jìn)過程中道路是在一直不斷的膨脹。
更重要的是,當(dāng)車距離我們很遠(yuǎn)時(shí),即便車的速度最快,它也不會(huì)到達(dá)我們這邊。因?yàn)榫嚯x越遠(yuǎn),空間膨脹的速度就越快,比汽車的最高速度還快。所以如果我們能夠觀察到這車(當(dāng)然我們是看不到的),實(shí)際上它看起來會(huì)遠(yuǎn)離我們,盡管它是向我們這個(gè)方向前進(jìn)。因?yàn)榈缆放蛎浹由斓乃俣纫呀?jīng)是遠(yuǎn)快過于汽車的最高速度了,所以我們與車之間的距離反而會(huì)越來越大。
那么,回到我們所要回到的問題上:
當(dāng)光經(jīng)過138億年(這個(gè)也就是宇宙的年齡)的旅行,那么當(dāng)然它會(huì)向前行進(jìn)138億光年(光年是天文單位,即1光年為以光速走一年的距離)的距離,那么在這138億年間發(fā)射這道光線的物體也是一直在遠(yuǎn)離我們的。
因此,約460億光年是目前可觀測(cè)宇宙的半徑(即宇宙的直徑約為920億光年),但這道光只走了138億年,即宇宙的年齡是138億年,膨脹的是宇宙空間本身。