宇宙到底有多大?
当然对于宇宙的行程在科学界普遍一个说法就是宇宙大爆炸所形成的,而这个大爆炸距今已经有138亿年了!而我们人类对宇宙探索,只不过是以地球为圆心向周边辐射的认知。而对于人类探索之外的空间,究竟还有多大科学家也只是进行猜测,并没有确切的定论。而对于我们人类可以观测到的宇宙,科学家称之为可观察宇宙啊,这个可观察宇宙的直径,可以很清晰的看出有两百76亿光年!当然这只是科学家的一种假想状态,可观察宇宙的真正大小,远远不止,与此,毕竟科学家发现宇宙就如同小孩一样,无时无刻不在成长,他也在不断的膨胀!
再加上宇宙到现在为止,已经膨胀了138亿年了,他的树度远远比人类探测宇宙的速度还要快,甚至比光速还要快,所以人类想要探测宇宙,真正的大小根本是无法进行的,毕竟以人类现在的科学技术比如说,测量宇宙的直径,哪怕连飞出银河系还是个问题!
但是我们却依然对宇宙进行探索,希望能够早一天突破人类本身的限制,能在宇宙中遨游,甚至能够走出宇宙见一见宇宙之外的广阔空间,毕竟几百年前的古人也想象不到现在的人们能够千里传音飞上天空,而或许我们在某些领域就如同古人一样!
宇宙到底有多大呢?
宇宙其实是一个有限有边的的空间,但因为宇宙是一个四维空间,四维空间就意味着它的边界不是一个固定边界,你看不见,摸不着,故一些人便认为他没有边界,宇宙来源一场大爆炸,就证明他是一个主观上的物质,一个主观上的物质必然就有重量,边界等,至于宇宙的大小问题,如图
此图用三维的方式解读了四维的宇宙,在这张图上,假设“三个”宇宙(三个宇宙其实是同一个),假如你从“最右边”的宇宙的最左边再向左走,你就到了“最左边”的宇宙的最右边,简明的说就是,你从宇宙这头出去,你就又从宇宙出发点的相反地回来,而我们始终是在同一个宇宙穿越了时空,宇宙奇特的克莱因瓶构造使他成为物质中的典型,而由此我们也得知由于宇宙无固定边界,并且“克莱因瓶”式的构造证明了它的直径或者长度无解。(克莱因瓶,一种特殊的瓶子,因它从“外”到“内”只有一个侧面,因此和麦比乌斯圈并称,同属于数学上的单侧面问题,在克莱因瓶里没有出口,无论你怎样出去最终还是回来。)
宇宙有多大 ?
宇宙有多大的问题,自古以来不断被人们思考过,人类也不断通过各种技术和方法从实际角度来解答这个问题。随着观测技术的进步,人类还在继续探究宇宙有多大,而结果也将越来越接近现实。
当我们用天文望远镜观测星空时,我们逐渐认识到了宇宙不仅仅是由太阳及其周围的天体所组成的太阳系,它们其实只是银河系的一小部分。而夜空中的那些恒星距离我们其实都很近,银河系中还有很多恒星我们无法观测到。银河系是一个巨大的恒星集合体,即便以光速也需要10万年的时间才能跨越它。
而在银河系之外,那里有深邃的宇宙空间,其中存在着大量的星系。我们通过望远镜看得越远,发现的星系就越多。在浩瀚的宇宙中,存在着数以千亿计的星系,其中一些遥远的星系发出的光经过几十亿年甚至上百亿年的漫长太空旅行才到达地球,所以我们现在看到的不是今天的样子,而是它们很久以前的样子,那时宇宙中还不存在地球,也没有太阳系。
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。
根据目前的观测数据,最早的光出现在138亿年前。随着空间的膨胀,它们已经散播到整个宇宙中,最远到达距离地球465亿光年的地方,这是我们所认识到的可观测宇宙的大小。那么,宇宙究竟有多大呢?宇宙是不是无限的呢?这些问题还有待进一步探究。
宇宙有多大?
一种独立于其他所有物体的宇宙测量技术增加了关于距离测量的强有力的证据,运用这种技术指出当前描述宇宙的组成和演化的理论模型存在的一个问题。用国际射电望远镜集合进行的新一套精密距离测量,大大增加了理论家需要修改描述宇宙基本本质的"标准模型"的可能性。
新的距离测量使天文学家能够改进对哈勃常数的计算,即宇宙的膨胀速率,这一值对于测试描述宇宙组成和演化的理论模型非常重要。问题是,新的测量结果加剧了哈勃常数先前测量值与模型预测值之间的差异,而该值应用于普朗克卫星进行的宇宙微波背景测量时,国家射电天文观测台(NRAO)的詹姆斯·布拉茨说"我们发现星系比宇宙学标准模型预测的要近,这证实了其他类型的距离测量中发现的问题。
这个问题是在于模型本身,还是用于测试模型的测量值,一直存在争论。我们的工作使用完全独立于所有其他距离测量技术,我们强化了测量值和预测值之间的差距。预测所涉及的基本宇宙模型很可能是问题所在"。
布拉茨领导着巨型宇宙学项目,这是一个国际科研项目,通过寻找具有特定特性的星系来测量哈勃常数,从而产生精确的几何距离。该项目使用了国家科学基金会的超长基线阵列(VLBA)、卡尔·扬斯基超大型阵列(VLA)和罗伯特·伯德绿色银行望远镜(GBT),以及德国的斯伯格望远镜。
哈勃太空望远镜,首先通过测量到星系的距离及其衰退速度,于1929年计算了宇宙的膨胀速率(哈勃常数)。星系距离越远,其离地球的衰退速度越快。今天,哈勃常数仍然是观测宇宙学的基本属性,也是许多现代研究的重点。
测量星系的衰退速度相对简单。然而,确定宇宙距离对天文学家来说一直是一项艰巨的任务。对于我们银河系中的天体,天文学家可以通过测量物体位置的明显变化来测距离,当从地球绕太阳轨道的对面看时,这种效应称为视差,第一次这样测量恒星的视差距离是在1838年。
除了我们自己的银河系,视差太小,无法测量,因此天文学家们依靠被称为"标准蜡烛"的物体来命名,因为它们的内在亮度被认为是已知的。可根据物体从地球显示的暗淡来计算到已知亮度物体的距离。这些标准蜡烛包括一类称为Cepheid变量的恒星和一种称为"Ia型超新星"的特定类型的恒星爆炸。
另一种估计膨胀速率的方法是观察远处的类星体,这些类星体的光被前景星系的引力作用弯曲成多个图像。当类星体亮度变化时,变化会在不同的时间出现在不同的图像中。测量此时差,以及光弯曲的几何图形计算,可生成膨胀速率的估计值。
根据标准蜡烛和引力透镜类星体的哈勃常数测定,每兆星产生了73-74公里/秒的速度。
然而,在用于宇宙微波背景(CMB)测量时,标准宇宙学模型中对哈勃常数的预测(大爆炸遗留下来的辐射)会产生67.4的值,这是一个重大而令人不安的差异。天文学家说,这种差异超出了观测中的实验误差范围,对标准模型有着严重的影响。
该模型称为兰姆达冷暗物质,或兰姆达CDM,其中"兰姆达"是指爱因斯坦的宇宙常数,是暗能量的表示。该模型将宇宙的组成主要分为普通物质、暗物质和暗能量,并描述了宇宙自大爆炸以来是如何演变的。
巨型宇宙学项目的重点是星系,这些星系的含水分子气体盘在星系中心环绕超大质量黑洞运行。如果轨道盘几乎从地球边缘看到,无线电发射的亮点,称为masers -- -- 无线电模拟与可见光激光 -- -- 可用于确定圆盘的物理大小及其角度范围,因此,通过几何学确定其距离。该项目的团队使用全球收集的射电望远镜进行这种技术所需的精密测量。
在他们最新的工作中,研究小组将距离测量改进为四个星系,距离从1.68亿光年到4.31亿光年不等。结合先前对另外两个星系进行的距离测量,他们的计算产生了哈勃常数是每兆秒73.9公里的值。
天体物理学中心的研究员Dom Pesce说"测试宇宙学的标准模型是一个非常具有挑战性的问题,需要对哈勃常数进行有史以来最好的测量。哈勃常数的预测值和测量值之间的差异指向所有物理学中最基本的问题之一,因此我们希望有多个独立的测量来证实问题并测试模型。我们的方法是几何的,完全独立于所有其他方法,它强化了这种差异"。
"测量宇宙膨胀速率的马瑟方法很优雅,而且与其他方法不同,它基于几何学。通过测量遥远黑洞周围累积盘中马瑟点极其精确的位置和动力学,我们可以确定与宿主星系的距离,然后确定膨胀速率。我们这种独特技术的结果加强了观测宇宙学中一个关键问题的案例。布拉茨说"我们对哈勃常数的测量非常接近其他最近的测量,在统计学上与基于 CMB 和标准宇宙模型的预测非常不同。所有迹象表明,标准模型需要修订,"
天文学家有各种方法来调整模型来解决差异。其中一些包括改变对暗能量本质的假设,远离爱因斯坦的宇宙常数。另一些人则研究粒子物理学的根本变化,例如改变中微子的数量或类型,或者它们之间相互作用的可能性。还有其他的可能性,甚至更奇特的,目前科学家没有明确的证据来区别于他们。
"这是观察与理论相互作用的经典案例。兰姆达CDM模型已经运行多年,但现在观察显然指向一个需要解决的问题,似乎问题在于模型,"