宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?

宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?既然該星體發出的光行走了幾百億年來到地球,倒退來說幾百億年前該星體就已經存在了,這是什麼原理呢?宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?
10 個回答
量子科学论
2019-07-30

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

1、準確的說宇宙有137億年的歷史。138億年和137億年,這都是小錯誤,也沒有人會驚訝於宇宙有135億或140億歲,對宇宙來說這都無傷大雅,畢竟這個數字也是我們人來估算的。但宇宙絕對不是120億歲或更年輕,也絕對不是160億歲或更老。

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

1、準確的說宇宙有137億年的歷史。138億年和137億年,這都是小錯誤,也沒有人會驚訝於宇宙有135億或140億歲,對宇宙來說這都無傷大雅,畢竟這個數字也是我們人來估算的。但宇宙絕對不是120億歲或更年輕,也絕對不是160億歲或更老。

2、沒有什麼比光速跑的更快。如果一個物體有質量,無論是星系,宇宙飛船,子彈還是中微子,速度都會比光速慢。如果沒有質量,就會以光速運動,這個沒有例外。

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

1、準確的說宇宙有137億年的歷史。138億年和137億年,這都是小錯誤,也沒有人會驚訝於宇宙有135億或140億歲,對宇宙來說這都無傷大雅,畢竟這個數字也是我們人來估算的。但宇宙絕對不是120億歲或更年輕,也絕對不是160億歲或更老。

2、沒有什麼比光速跑的更快。如果一個物體有質量,無論是星系,宇宙飛船,子彈還是中微子,速度都會比光速慢。如果沒有質量,就會以光速運動,這個沒有例外。

3、宇宙中最遠的物體,137億年前發出光的東西,現在離我們465億光年。

這是怎麼回事呢?有兩件事,一件簡單,另一件不那麼簡單。

簡單的是,宇宙一直在膨脹。假設有一隻螞蟻在一個沒有完全充氣的氣球上,螞蟻以每秒1釐米的速度向氣球頂端移動,這時螞蟻離氣球頂部只有2釐米遠,這也是它的目的地。但當它開始向頂部引動時,往氣球內開始充氣,螞蟻注意到它周圍的氣球正在膨脹。

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

1、準確的說宇宙有137億年的歷史。138億年和137億年,這都是小錯誤,也沒有人會驚訝於宇宙有135億或140億歲,對宇宙來說這都無傷大雅,畢竟這個數字也是我們人來估算的。但宇宙絕對不是120億歲或更年輕,也絕對不是160億歲或更老。

2、沒有什麼比光速跑的更快。如果一個物體有質量,無論是星系,宇宙飛船,子彈還是中微子,速度都會比光速慢。如果沒有質量,就會以光速運動,這個沒有例外。

3、宇宙中最遠的物體,137億年前發出光的東西,現在離我們465億光年。

這是怎麼回事呢?有兩件事,一件簡單,另一件不那麼簡單。

簡單的是,宇宙一直在膨脹。假設有一隻螞蟻在一個沒有完全充氣的氣球上,螞蟻以每秒1釐米的速度向氣球頂端移動,這時螞蟻離氣球頂部只有2釐米遠,這也是它的目的地。但當它開始向頂部引動時,往氣球內開始充氣,螞蟻注意到它周圍的氣球正在膨脹。

這種擴張是如何運作的呢?這是不那麼簡單的部分。

膨脹不是簡單的速度。它是每單位距離的速度。以氣球的膨脹速度來說,假設是每釐米0.4釐米/秒。這意味著如果螞蟻離某物1釐米遠,它就會以0.4釐米/秒的速度膨脹(遠離這個物體)。氣球的頂部,最初是2釐米遠,膨脹速度就是0.8釐米/秒。15釐米外的物體會以6釐米/秒的速度膨脹。

所以如果我計算一下這隻螞蟻在膨脹的氣球上以1釐米/秒的速度走到2釐米遠的一個點,2秒是無法達到目的地的。事實上,如果計算正確的話,螞蟻到達目的地只需要3秒多一點的時間。此外,氣球一直在膨脹,所以當它回頭看它的起點時,你知道它有多遠嗎?超過6釐米遠!不僅是她開始時的三倍遠,而且整個氣球比以前更大了。

這個問題是我們經常遇到的問題,也是特別顯而易見的問題。直覺上宇宙的大小和它的年齡不符。我再把問題重申一遍:

如果宇宙已經138億年了,沒有什麼能比光速跑的更快,那麼我們是如何看到465億光年之外的東西的呢?

首先,我想澄清一下,這個問題的裡描述的都是正確的,我們確實有這麼古老的宇宙,也確實有這麼大的可觀測半徑。

1、準確的說宇宙有137億年的歷史。138億年和137億年,這都是小錯誤,也沒有人會驚訝於宇宙有135億或140億歲,對宇宙來說這都無傷大雅,畢竟這個數字也是我們人來估算的。但宇宙絕對不是120億歲或更年輕,也絕對不是160億歲或更老。

2、沒有什麼比光速跑的更快。如果一個物體有質量,無論是星系,宇宙飛船,子彈還是中微子,速度都會比光速慢。如果沒有質量,就會以光速運動,這個沒有例外。

3、宇宙中最遠的物體,137億年前發出光的東西,現在離我們465億光年。

這是怎麼回事呢?有兩件事,一件簡單,另一件不那麼簡單。

簡單的是,宇宙一直在膨脹。假設有一隻螞蟻在一個沒有完全充氣的氣球上,螞蟻以每秒1釐米的速度向氣球頂端移動,這時螞蟻離氣球頂部只有2釐米遠,這也是它的目的地。但當它開始向頂部引動時,往氣球內開始充氣,螞蟻注意到它周圍的氣球正在膨脹。

這種擴張是如何運作的呢?這是不那麼簡單的部分。

膨脹不是簡單的速度。它是每單位距離的速度。以氣球的膨脹速度來說,假設是每釐米0.4釐米/秒。這意味著如果螞蟻離某物1釐米遠,它就會以0.4釐米/秒的速度膨脹(遠離這個物體)。氣球的頂部,最初是2釐米遠,膨脹速度就是0.8釐米/秒。15釐米外的物體會以6釐米/秒的速度膨脹。

所以如果我計算一下這隻螞蟻在膨脹的氣球上以1釐米/秒的速度走到2釐米遠的一個點,2秒是無法達到目的地的。事實上,如果計算正確的話,螞蟻到達目的地只需要3秒多一點的時間。此外,氣球一直在膨脹,所以當它回頭看它的起點時,你知道它有多遠嗎?超過6釐米遠!不僅是她開始時的三倍遠,而且整個氣球比以前更大了。

這就是我們的宇宙正在發生的事情,當物體發出的光從源頭射向我們時,宇宙在膨脹,但光一直再往前走,並不需要走465億光年的距離就能達到我們。當然,在我們的宇宙,膨脹速度快的驚人,每百萬秒差距72公里。用螞蟻的話說,就是2.3×10^ (-18)cm / s / cm。因為我們的宇宙太過巨大,僅僅離我們不到130億光年的空間,膨脹率最終會超過光速。

但這不礙事,並沒有違揹物理定律,因為只是空間、氣球正在膨脹;沒有任何物質在移動。所以,原則上空間可以以它想要的任何速度膨脹,甚至比光速還要快。這就是為什麼,即使宇宙只有137億年的歷史,我們卻能看到465億光年遠的東西。

星辰大海路上的种花家
2019-07-08

宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?

其實我們並不能觀測到幾百億光年外的天體,我觀測到的依然是134億光年外的天體(光學波段)和136億光年外的天體(電磁波段),為什麼呢?非常簡單,“我們看到的光是這個天體在130多億年以前在130億光年外發出的” 您不妨仔細閱讀下這一句,從中領會出了什麼意思?

宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?

其實我們並不能觀測到幾百億光年外的天體,我觀測到的依然是134億光年外的天體(光學波段)和136億光年外的天體(電磁波段),為什麼呢?非常簡單,“我們看到的光是這個天體在130多億年以前在130億光年外發出的” 您不妨仔細閱讀下這一句,從中領會出了什麼意思?

特意製作了一張簡圖,可以來看看我們到底是觀測到了138億光年以內的天體呢?還是觀測到了數百億光年外的天體!其實一句話就可以理解:我們觀測到了數百億光年外的天體在134億前的樣子,但它們現在的樣子我們這輩子是看不到了,也許未來有人能看到,或許不受相對論框架限制的飛行器不久之後就能成功.....當然這只是玩笑而已。

宇宙大爆炸始於138億年前,那為什麼我們可以觀測到幾百億光年以外的星體?

其實我們並不能觀測到幾百億光年外的天體,我觀測到的依然是134億光年外的天體(光學波段)和136億光年外的天體(電磁波段),為什麼呢?非常簡單,“我們看到的光是這個天體在130多億年以前在130億光年外發出的” 您不妨仔細閱讀下這一句,從中領會出了什麼意思?

特意製作了一張簡圖,可以來看看我們到底是觀測到了138億光年以內的天體呢?還是觀測到了數百億光年外的天體!其實一句話就可以理解:我們觀測到了數百億光年外的天體在134億前的樣子,但它們現在的樣子我們這輩子是看不到了,也許未來有人能看到,或許不受相對論框架限制的飛行器不久之後就能成功.....當然這只是玩笑而已。

光學波段觀測到的GN-Z11,紅移值高達11.1,距離地球134以光年,也許再遙遠一些就要用紅外或者微波領域觀測了,因為紅移值再增加之後將進入紅外與微波波段,現在的光學觀測手段將越來越吃力,未來觀測第一縷光的任務將寄託在射電望遠鏡身上!看上去是不是有些諷刺?

怀疑探索者
2019-07-08

這個毫無矛盾。原因是宇宙空間的膨脹速度大於光速。按照一般人的想法,138億年前,發生了宇宙大爆炸,宇宙從一個點肇始,由於光速是最快的,那麼宇宙經歷了138億年的暴漲,理論上宇宙的直徑不應該超過138x2=276億光年。但是,實際上可觀測的宇宙,已經達到接近1000億光年的直徑。這是不是矛盾呢?不矛盾。

我舉一個例子。現在,假想有一隻蘋果,在蘋果的表面,一隻蟲子在爬行,光速假設為1,由於光速的限制,這隻蟲子的爬行速度,對於它本身而言,不可能大於1。但是,假設這隻蘋果本身也在膨脹,我們站在蘋果以外來看,就看見一隻尺寸膨脹的蘋果,而蘋果表面爬行著對於蟲子自身爬行速度恆定的蟲子。這樣,這隻蟲子雖然它的爬行速度不超過1,但是實際上由於整個空間被拉伸了,它所經歷過的實際空間距離,已經遠遠大於它在空間禁止狀態下保持速度1所能達到的路徑了。隨著這隻蘋果的繼續加速膨脹,這隻蘋果的尺寸也會膨脹下去,它表面的爬行的蟲子本身不會膨脹,但它所經歷的實際路徑,已經越來越長。站在外界來看,蟲子的相對爬行速度,已經超過了光速。

如果宇宙=蘋果,你可以認為宇宙空間膨脹的速度超過光速。道理就是這樣的簡單,並不太複雜。所以,138億年的膨脹歷史,完全可以因為空間膨脹速度超過光速,二形成一個接近1000億光年的超大宇宙74。


這個毫無矛盾。原因是宇宙空間的膨脹速度大於光速。按照一般人的想法,138億年前,發生了宇宙大爆炸,宇宙從一個點肇始,由於光速是最快的,那麼宇宙經歷了138億年的暴漲,理論上宇宙的直徑不應該超過138x2=276億光年。但是,實際上可觀測的宇宙,已經達到接近1000億光年的直徑。這是不是矛盾呢?不矛盾。

我舉一個例子。現在,假想有一隻蘋果,在蘋果的表面,一隻蟲子在爬行,光速假設為1,由於光速的限制,這隻蟲子的爬行速度,對於它本身而言,不可能大於1。但是,假設這隻蘋果本身也在膨脹,我們站在蘋果以外來看,就看見一隻尺寸膨脹的蘋果,而蘋果表面爬行著對於蟲子自身爬行速度恆定的蟲子。這樣,這隻蟲子雖然它的爬行速度不超過1,但是實際上由於整個空間被拉伸了,它所經歷過的實際空間距離,已經遠遠大於它在空間禁止狀態下保持速度1所能達到的路徑了。隨著這隻蘋果的繼續加速膨脹,這隻蘋果的尺寸也會膨脹下去,它表面的爬行的蟲子本身不會膨脹,但它所經歷的實際路徑,已經越來越長。站在外界來看,蟲子的相對爬行速度,已經超過了光速。

如果宇宙=蘋果,你可以認為宇宙空間膨脹的速度超過光速。道理就是這樣的簡單,並不太複雜。所以,138億年的膨脹歷史,完全可以因為空間膨脹速度超過光速,二形成一個接近1000億光年的超大宇宙74。


潇轩
2019-07-07

一隻螞蟻在火車上,它從車頭爬到了車尾,結果呢?它也從北京到了上海,你說這是怎麼回事呢?答案當然很簡單,因為火車從北京開到了上海。

對於宇宙來說,也是這樣的。

光子就好像螞蟻,而空間就好像火車。空間是在膨脹的,光子也是在運動的。

我們說光子的速度不能夠超過光速,說的是在某個瞬間的局部的速度不超過光速,也就是我們在高中物理裡學的“瞬時速度”不能超過光速。問題的關鍵在於空間本身也在膨脹,因此光的速度還要疊加上空間膨脹的速度——這樣從宏觀上來看,就是超過光速的。因此,我們可以看到幾百億光年之外的恆星,而宇宙的年齡只有137億年,這樣也是可以理解了。

大家不要把光速不變原理理解錯了。在高空的飛機上發出激光,激光的速度不用疊加飛機的速度,但恆星在空間發光,是要疊加上空間膨脹的速度的。飛機也是在空間上飛的,空間比飛機與光子基礎,是一種底層結構。

科幻船坞
2019-07-08

其實也就是說,為什麼宇宙的尺寸那麼大,如果真如半徑465億光年的話,那不就超光速了嗎?

是的,的確是超光速了,但這裡的超光速並不違背相對論,因為這裡說的是空間膨脹的速度,不是說物質運動速度,而是宇宙它本身在自我膨脹。

宇宙的膨脹並不只有邊邊角角在膨脹,而是每一塊地方都在膨脹,這樣的結果會導致原本相距就遠的兩個點變得越來越遠,而且遠離的速度也會越來越快。

做個小實驗就會明白許多,找來一個氣球,在氣球表面用彩色筆畫上兩個點,然後不斷地充氣,你會看到這兩個點不斷遠離,且遠離速度在加快。你能說是點在移動嗎?並不是,是空間在膨脹。

所以說啊,現在的宇宙可不是隻有可觀測宇宙的930億光年,肯定真實的宇宙還要比它大,但是呢,由於空間的超光速膨脹,無法接收到可觀測宇宙外的一切信息。

初识物理
2019-07-07


首先,“138億年”指的是時間,說宇宙是138億年前誕生的。

其次“多少多少光年”指的是長度,1光年就是光走一年的距離。

那麼問題來了,為什麼宇宙誕生在138億年前,為何我們能觀察到超過138億光年以外的星球呢?

因為宇宙誕生於138億年前,宇宙誕生後開始不斷的加速膨脹(目前正在加速膨脹),現在宇宙膨脹的速度已然超過了光速(並不違背相對論,因為宇宙膨脹並沒有傳遞信息)。

所以,正是宇宙的超光速膨脹,導致宇宙的直徑約有920億光年。

姜尚钓
2019-08-08

這個提問本身就不正確。被觀測到的宇宙深空的天體的距離(2011年的數據是131億光年左右。所謂幾百億光年是科學家估算的結果,而不是實際觀測到的天體。假如實測觀測到了200億光年以外的天體,那就說明該天體200億年以前就存在了。那樣與宇宙大爆炸發生在約138億年前就悖理了。

飞扬逍遥游
2019-07-08

你這是片面 錯誤的理解,宇宙有多大 同 我們能觀測到多大 是兩個 不等同 的概念。NASA至今也沒有一張超過130億光年的宇宙照片!!!我們觀測到的是 電磁波(光),宇宙誕生於138億前,光 138億年 只能走138億光年的距離,這就是我們觀測的極限!!!至於宇宙的直徑有多大,那都是不同 理論下的 不同推論(基於觀測下的推測 並不等同於觀測)。頭腦清楚一點 不要聽糊塗的人亂說就混淆了概念,更不要以訛傳訛。

小名的爸爸1
2019-07-08

可觀測宇宙,這個概念是指,現在誕生的光子,在宇宙加速膨脹的情況下,未來能夠到達我們視野的極限距離。根據哈勃常數和史瓦西半徑的推算,約等於465億光年,即以人類視野為中心的直徑達到930億光年的球型空間。根據大爆炸理論和暴漲理論的推算,真實宇宙的體積至少在可觀測宇宙的體積的10的500次方倍以上。

這就說明了,可觀測宇宙是未來的視野極限,而現在,我們的最大觀測距離是受到宇宙年齡的限制的,即138億光年的視野極限。

九洲灵能
2019-07-08

猜測的事你也信,你認為你信的事別人也是瞎起鬨?現在不談見不到事,就談談眼前的事吧!比如世界上雞的出生,首先有蛋先還是有雞先呢?這個簡單的問題若回答不了,還能講出宇宙的壽命,誰信呢?

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