不可观测宇宙是什么,它究竟有多大,这些问题等着人们去探索

2021-09-08 15:07:42 任间科学

导语:人们在观察宇宙的时候,发现宇宙有一部分是可以观察到的,而其他的是人们无法观察到的,那么不可观察的宇宙就行有多大呢?这是一个在目前而言无法解释的问题,宇宙学的性质是怎样的呢?

01

不可观察的宇宙

1、可观测宇宙

这个题目很容易回答,很复杂。简单地说,根据当前科学界的广泛共识,宇宙的年龄约为138.2亿岁,能够观测到465亿光年半径。但我们常听说可以观测宇宙,那还有什么不可见的宇宙吗?人们普遍认为,这个无法观察的宇宙有两个视域,一个是过去的视野,一个是未来的视野。

2、不可观测宇宙

前瞻是指大爆炸初期的电磁波不透明时期。在那个时候,宇宙温度很高,电磁波不透明,使得我们无法观测到这部分宇宙的大小。这颗行星的遮蔽时间大约为38000年。38万年之后,宇宙在密度和温度方面达到了中性原子形成的条件,宇宙开始变得透明。一开始,这种透明只是给微波开了个洞。近一百万年来,可见光冲破了氢原子与电离阻隔,并逐渐脱耦。所以,人类所观察到的世界到此为止,最早的宇宙是微波背景辐射。在38万年间经历了膨胀和暴涨的宇宙大爆炸,对此也有相应的估计,但不一定是正确的,不知道这一观点有多大。

前景是宇宙中最遥远的一部分。在整个宇宙中,叠加的速度是光速的3倍,也就是说,距离我们非常遥远的星系光永远不能到达人类的视野,因此宇宙中的这一部分人类永远无法观测到。

02

不可观测宇宙有多大

人们不知道未来会有多广阔。所以,人类应该知道宇宙到底有多大,包括过去的视野和未来的视野,目前的理论还不具备这个条件。已经证实,引力波将带来一丝曙光,以了解过去。有一种理论认为,现在已存在重力波,这为今后了解过去提供了重要观测条件。虽然大爆炸初期的环境对电磁波不透明,但引力波却无法阻挡,因此引力波将在那时向我们揭示大爆炸黑暗时代的秘密。但就连重力波探测也无法了解未来的情况。

因为光的速度最快,重力波也是光速。由于光不能传递,不是因为不透明,而是由于速度的矛盾,重力波无法传递。如果将来没有新的理论突破,人类将永远不会知道未来会是怎样的前景。在很多宇宙模型之中,尤其是宇宙微波辐射背景,宇宙看起来像鸡蛋。但不要把宇宙真的比作蛋,想着宇宙也有个蛋壳,宇宙的边界,当它穿过蛋,我们就可以离开宇宙。

有人认为,我们现在仅仅是由于速度的限制,面对光速,我们现在每秒10千米的太空速度还不如爬行蜗牛,因此465亿光年半径的可观察宇宙,我们无法在可观察的宇宙上几个世纪。只要突破了光速的限制,如实现了曲速的跨越,虫洞,就有可能突破宇宙蛋壳。这是一种误解。其实蛋壳在宇宙中就是重力。

按照爱因斯坦的重力场论,我们的宇宙实际上是一个巨大弯曲的蛋,这个蛋不是由蛋壳决定的边界,而是一个曲率,通俗地说就是引力场。这个宇宙是由一场奇点大爆炸产生的,但并没有爆炸,而是像一个气球一样膨胀。实际上,我们的宇宙是奇点大爆炸。正如地球表面一样,我们仍然处于这一奇点,我们如何在地球引力的约束下走出地球的边界。

如果它的速度够快,时间够长,最后才回到原点。而我们的感受是,不要绕圈,而是走一条直线,一直往前走,回到原点,走得越直,再回头。宇宙肯定不是地球,宇宙的重力场没有实体,时空的扭曲,光束也沿着这一曲线运动。此外,与地球不同的是,宇宙外有时空物质存在,宇宙外没有时空物质,宇宙在这虚空中卷曲膨胀。

假如宇宙是一个直径为465亿光年的正球体,那么在接下来的2921亿年里,这束光将射向你的背部,那么你可以将一束直射向前方。有人说宇宙是无限的,事实上,我们可以理解为宇宙是无限的。事实是存在的,但事实上,我们并不知道这一事实。

03

宇宙学的性质

首先,要了解宇宙如何膨胀。138亿年前,奇点创造宇宙并不存在于无限的空间,而是在虚无的空间不断扩大。事实上,奇点并不存在于空间中,而是在它诞生之前。宇宙并没有膨胀到空间,而是宇宙本身在不断地创造空间,空间是无中生有的。

随着时间的推移,空间自身的结构在不断扩展,空间中的物质质会彼此分离。好像气球的表面有许多蚂蚁。随着气球膨胀,蚂蚁即使不在气球上行走,也会彼此分离。最初的距离越远,距离就越快,甚至可以超光。

在空间中,如果物体离得足够远,物体之间的空间会迅速扩展,从而使两物体之间的距离超过光速。但是,相对于背景空间,物体自身的移动速度不会超过光速。最快的光速是指相对的局部速度。与相对论中的局部速度概念不同,空间膨胀速度是随机快速的。

因为早期宇宙密度极高,光子和带电粒子相互耦合,宇宙一开始并不能自由运动。大约三十八万年之后,宇宙的直径扩大到一亿光年,物质的密度变得很低,光子可以在宇宙中自由地传播。

这样的光子继续在宇宙中传播,我们在地球上也能接受。这仅仅是因为太空长期膨胀,当年的光子衰减为微波-宇宙微波背景辐射。能够精确地测量宇宙中最古老光子的时间,我们就可以知道宇宙的精确年龄。

结语:人们无论从什么地方去看宇宙的尽头,我们都只能看到微波辐射的宇宙。当太空扩张时,辐射出光子的物质已经退行到距地球465亿光年的地方,这就是可以观测到的宇宙尽头。不可观察的宇宙在未来能否被观察到是未知的。

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