网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

23万亿光年,不可观测宇宙有这么巨大?科学家是怎么计算的?

0
分享至

大约138亿年前,在一个奇点中,我们的宇宙诞生了。它通过一种叫做大爆炸的机制形成,和一种名叫暴胀的模式迅速扩大,最终经历了138亿年的岁月,变成了今天的模样。

(图片说明:宇宙大爆炸的模拟动画)

直到今天,宇宙仍然在膨胀。由于一种名叫暗能量的机制能够产生斥力,使得膨胀过程还在加速,以至于在足够远的位置上,空间的膨胀速度甚至超过了光速。在那以外的宇宙天体,即使发出光线,也无法传播到地球,这就是不可观测宇宙。

根据目前的研究,可观测宇宙的半径达到了465亿光年,这已经非常巨大了。而外面的不可观测宇宙,还要更加遥远、更加巨大。那么,不可观测宇宙到底有多大呢?

首先,咱们来看看可观测宇宙有多大。这个问题,还要从宇宙大爆炸说起。

(图片说明:哈勃望远镜拍摄到的遥远星系团)

根据目前的研究,宇宙大爆炸的一瞬间,我们的宇宙达到了迄今为止最高的温度——普朗克温度,也就是1.4亿亿亿亿摄氏度。在宇宙膨胀的过程中,物质密度逐渐降低,温度也在不断下降。

大约在宇宙大爆炸的38万年后,随着宇宙温度的降低,质子和电子结合在一起。在这个时候,宇宙中的光子才得以自由移动。这时候光子形成的电磁波,在经历了138亿年后,在红移的作用下,已经被拉长到了微波波段,因此就形成了著名的宇宙微波背景辐射(CMB),它也被称为大爆炸的余晖。

(图片说明:宇宙微波背景辐射)

今天,CMB成为了科学家们研究早期宇宙的重要工具,其特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。

我们知道,光的能量与其频率成正比,也就是和波长成反比。这意味着,随着宇宙的膨胀,这些辐射的能量也在降低。当宇宙只有今天一半大的时候,宇宙初期的光子就具有比现在多一倍的能量。

(图片说明:2011年的一项研究告诉我们,CMB的温度确实是一直在下降的)

继续这样追溯,当宇宙只有今天0.092%的尺寸时,它的温度就是今天的1089倍左右,也就是3000K。这就是大爆炸后38万年,亦即宇宙微波背景辐射产生时的状态。超过这个温度,原子就会变成等离子态,导致光无法在宇宙中传播。

(图片说明:当宇宙温度降低到3000K以下,质子和电子结合,光子才能自由传播,CMB由此产生)

今天的宇宙到底有多大,听起来的确是一件非常难以测量的事,不过科学家们还是找到了一些测量方法。

  1. 宇宙的膨胀速度,这可以通过CMB或者是遥远星系的红移等方法进行测量;
  2. 目前宇宙的温度,同样通过CMB来进行测量;
  3. 宇宙的组成部分,包括我们的可见物质、各种辐射、反物质、暗物质、暗能量等等可能存在的质能。

通过这些,科学家们就能够回顾宇宙大爆炸的历史,并且推测出今天宇宙的大小,以及宇宙的膨胀历程。

(图片说明:可观测宇宙膨胀历程,两个单位均取对数)

正是根据这些数据,帮助我们梳理了宇宙大爆炸后膨胀的历程。在综合了CMB、超新星数据、重子声学振荡等多种数据后,科学家指出:目前的宇宙半径大约是465亿光年,也就是直径930亿光年。

不过要注意:这是可观测宇宙的尺寸。至于不可观测宇宙,由于我们得不到上述数据,因此也无法这么计算它的尺寸。随着宇宙的膨胀,可观测宇宙的边缘也将逐渐超越光速膨胀,成为不可观测宇宙的一部分。

(图片说明:可观测宇宙艺术图)

那么,在直径930亿光年以外的不可观测宇宙,又是什么模样呢?它应该也是充满了各种各样的星系、暗物质、暗能量等等结构,那么,它的尺寸又有多大呢?

这些都是我们观测不到的,因此只能通过可观测宇宙进行一点推测。

目前来说,科学家们普遍认为,我们的宇宙是平坦的,不论是有正曲率还是负曲率,都不会很大。我们可以通过现有的理论进行推测,看看完整的宇宙需要有多大的规模,才能够达到“卷曲”回来的程度。

就好像我们看到的大地是平的一样,不可观测宇宙一定要比可观测宇宙大得多得多,才能让我们看到的部分仿佛被“拉直”了。所以,它要有多大才能让我们“误以为”可观测宇宙是平坦的呢?

(图片说明:宇宙中的热斑和冷斑的规模可以帮助我们测量宇宙空间的曲率,证明了宇宙是平坦的)

美国的斯隆数字巡天项目和欧洲的普朗克卫星,都是我们进行这种观测的重要工具。它们的观测数据告诉我们,如果不可观测宇宙确实是和自己闭合的,那么它的半径至少要达到可观测部分的250倍,才能让我们看不出可观测宇宙是弯曲的。

换句话说,不可观测宇宙的直径可以达到230000亿光年,其体积则是可观测宇宙的1500万倍以上!

巨大,太巨大了!

你以为这就结束了吗?不!

(图片说明:不论朝哪个方向看,可观测宇宙边界都有465亿光年的距离)

想想看,我们估算的不可观测宇宙直径,选择的是它最小的情况。这意味着,它一定比23万亿光年还要巨大!

在宇宙的最早期,有一段时期非常特殊,那就是暴胀期。暴胀期持续的时间连一瞬间都算不上,但却急剧膨胀到了我们完全无法想象的程度。科学家指出,如果暴胀期持续哪怕仅仅10^-32秒,就足以让一个普朗克长度(1.6x10^-35米)膨胀到今天可观测宇宙这么大!

那么,我们的宇宙是无限大的吗?

(图片说明:恐怖的暴胀期)

对于这个想法,科学家们还是有所怀疑的。除非暴胀期持续了无限长的时间,或者是宇宙在诞生的时候就是无限大的。否则,即便宇宙再大,也总会有个界限。

在讨论这个问题的时候,我们甚至还没有考虑到另外一个概念——平行宇宙。也许在我们的宇宙之外,还有非常非常多的其他的宇宙,它们也会经历暴胀期和加速膨胀。平行宇宙如果存在,那么它们的数量应该也是个极其惊人的量级。所有这些宇宙加在一起,又会有多么巨大呢?

(图片说明:平行宇宙是很有可能存在的)

对于目前的我们来说,这些问题仍然会在相当长的时间里悬而未决。我们的科技水平,目前还的确不足以解释这些问题。而且,即便宇宙是有限的,对于我们的航天技术来说,也约等于无限了……

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
深夜,利好突袭!芯片股,全线爆发

深夜,利好突袭!芯片股,全线爆发

证券时报
2026-07-06 22:37:02
金价一夜变了,2026年7月6日最新报价,全国金价竟然差这么多?

金价一夜变了,2026年7月6日最新报价,全国金价竟然差这么多?

坠入二次元的海洋
2026-07-07 01:01:49
英国成伊斯兰国家了?斯塔默宣布:穆斯林是现代英国的标志性面孔

英国成伊斯兰国家了?斯塔默宣布:穆斯林是现代英国的标志性面孔

步论天下事
2026-05-10 10:36:05
ESPN资深记者:NBA球队担心詹姆斯将在自由球员市场上选择骑士队

ESPN资深记者:NBA球队担心詹姆斯将在自由球员市场上选择骑士队

好火子
2026-07-07 02:17:37
蓝色紧身裙:那不是束缚,是身体与布料之间的一场信任游戏

蓝色紧身裙:那不是束缚,是身体与布料之间的一场信任游戏

疾跑的小蜗牛
2026-07-06 21:36:04
内马尔崩溃宣布退出巴西队,世界杯耻辱出局,两大罪人害惨球队

内马尔崩溃宣布退出巴西队,世界杯耻辱出局,两大罪人害惨球队

史鹷的生活科普
2026-07-06 11:14:57
光伏板遮住了沙漠最致命的东西,地表温度降了十几度后 沉睡了百年的荒漠竟然长出了草

光伏板遮住了沙漠最致命的东西,地表温度降了十几度后 沉睡了百年的荒漠竟然长出了草

三农老历
2026-07-06 19:39:05
这很科学:89%的人幻想过同时和多人发生性行为,算精神出轨吗?

这很科学:89%的人幻想过同时和多人发生性行为,算精神出轨吗?

宇宙时空
2026-05-26 18:20:10
周星驰的《功夫女足》,是一场必输的豪赌

周星驰的《功夫女足》,是一场必输的豪赌

浪子说
2026-07-07 00:05:03
奥莱报:向偶像致敬,阿根廷国家队统一穿着梅西系列运动鞋

奥莱报:向偶像致敬,阿根廷国家队统一穿着梅西系列运动鞋

懂球帝
2026-07-06 21:33:14
人只吃兔子肉真会饿死?答案是:真的!而且吃得越多死得越快

人只吃兔子肉真会饿死?答案是:真的!而且吃得越多死得越快

铭记历史呀
2026-07-06 10:16:39
东北3岁网红小吃播妈妈没回应“侏儒”之说,衣服1个月不重样

东北3岁网红小吃播妈妈没回应“侏儒”之说,衣服1个月不重样

九方鱼论
2026-07-07 00:01:35
你不是新西兰人吗?亚当斯晒照庆祝美国独立日,手持AK步枪

你不是新西兰人吗?亚当斯晒照庆祝美国独立日,手持AK步枪

懂球帝
2026-07-06 12:41:39
弗格带娇妻度假,9年CBA狂赚1.5亿,拿了4冠,娇妻很美人生赢家

弗格带娇妻度假,9年CBA狂赚1.5亿,拿了4冠,娇妻很美人生赢家

大西体育
2026-07-06 22:04:38
世界杯又变欧洲杯?8强至少5队来自欧洲,另外还有2队可能晋级

世界杯又变欧洲杯?8强至少5队来自欧洲,另外还有2队可能晋级

衣衫褴褛的文人
2026-07-06 11:47:31
中国核潜艇发射巨浪导弹后,日本网民炸锅了:不能用轨道炮把它打下来吗?

中国核潜艇发射巨浪导弹后,日本网民炸锅了:不能用轨道炮把它打下来吗?

爱迷彩的老虎
2026-07-07 00:19:53
巴媒:安切洛蒂将调整巴西教练组和球队阵容,备战2030世界杯

巴媒:安切洛蒂将调整巴西教练组和球队阵容,备战2030世界杯

懂球帝
2026-07-07 05:16:05
喜马拉雅一妻多夫制,夜里轮流陪,女人崩溃吐实:每一天都是折磨

喜马拉雅一妻多夫制,夜里轮流陪,女人崩溃吐实:每一天都是折磨

凉了时光人
2026-06-29 10:45:32
“上午小暑,热死牛;下午小暑,凉飕飕”,今年小暑是在几点?

“上午小暑,热死牛;下午小暑,凉飕飕”,今年小暑是在几点?

小谈食刻美食
2026-07-03 17:17:31
耻辱出局!葡萄牙世界杯头号罪人!曼联水货全场隐身葬送世界杯!

耻辱出局!葡萄牙世界杯头号罪人!曼联水货全场隐身葬送世界杯!

澜归序
2026-07-07 06:48:34
2026-07-07 07:32:49
姿势分子knowledge incentive-icons
姿势分子knowledge
分享科学知识
6598文章数 43687关注度
往期回顾 全部

科技要闻

你在笑机器人摔跤,工程师在想怎么不砸死人

头条要闻

C罗告别!西班牙1-0葡萄牙进8强 梅里诺替补绝杀

头条要闻

C罗告别!西班牙1-0葡萄牙进8强 梅里诺替补绝杀

体育要闻

世界杯最强17岁,贝林厄姆主动和他交换球衣

娱乐要闻

继床照后,司晓迪再爆鹿晗亲密视频

财经要闻

特朗普,从“霸凌全班”到“克己复礼”

汽车要闻

重新定义出行美学 吉利银河TT首发亮相/或8月上市

态度原创

家居
时尚
手机
艺术
健康

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

提升夏日穿搭品味的方法,这3种很加分!

手机要闻

消息称小米REDMI Turbo 5系列手机销量超200万台

艺术要闻

它凭什么让人看一眼就破防?这些油画背后是14亿人的集体泪点

突发中风 脑梗和脑出血怎么判断?

无障碍浏览 进入关怀版