四川
大家都知道我们生活的星系叫太阳系，太阳系外面有银河系，而人类能观测到的最大的宇宙单位是“可观测宇宙”，这是一个半径460亿光年左右的球形空间。
由此就有很多人好奇，人类连太阳系都没有走出去，那这“可观测宇宙”又是怎么观测出来的？
（可观测宇宙概念图）
什么是可观测宇宙？
首先“可观测宇宙”这个概念的意思不是“我们人类能观测到的宇宙”，它的意思是“我们人类有机会观测到的宇宙”。
说到这个问题我们首先需要先了解一个基础概念，那就是这个宇宙中的光，其走过的距离是有极限的。
（宇宙中的光走的距离有极限）
大家都知道按照现有的理论模型，我们的宇宙诞生于一场120多亿年前的“大爆炸”。
而光的速度也不是无限的，为每秒大约30万公里，光走过一年的距离则是“光年”。
也就是说，理论上到现在，宇宙中的第一束光也就走了120多亿光年的距离。
在以上理论中，假设宇宙中第一个发出亮光的东西在距离我们人类有130亿光年，那么我们人类就无法观测到它了。
（距离决定了可否观测到光）
但如果这个发光的东西距离我们人类有120亿光年，虽然这玩意距离我们很远，我们人类也没有那个技术条件去观测到它，但在现有的理论基础上，我们总归是还有可能观测到这个发光物体的。
那么以我们人类为中心，我们有机会观测到的最远距离，就是460亿光年左右了。这就是“可观测宇宙”。
当然看到这大家可能会发现不对劲了。宇宙诞生于120多亿年前，这意味着宇宙中的第一束光也不过是走了120亿光年的距离，那为什么“可观测宇宙”的半径能达到460亿光年？
这就要引入另一个概念了，那就是“宇宙膨胀”。
（宇宙在不断膨胀）
既然宇宙诞生于一场“大爆炸”，那么爆炸后“碎片”自然会不断飞散。也就是说，整个宇宙的时间和空间都在不断膨胀，宇宙之间的物质，其距离也在不断扩大。
最关键的是，在部分情况下，宇宙膨胀的速度是高于光速的。
如果整个宇宙的膨胀速度高于光速，并且光速保持不变，那么理论上来说我们不应该看到银河系外，甚至是太阳系外的光。
因为这些星系中的发光体——恒星，以高于每秒30万公里的速度远离我们，它们发出的光就来不及到地球上就被“带走”了，因此这些光永远没有机会抵达地球，自然是永远没有机会被我们人类观测到。
（很多恒星在不断远离我们）
宇宙大爆炸发生在120多亿光年，但宇宙大爆炸后，宇宙膨胀的速度远远高于光速，那么宇宙的半径自然是远远大于120亿光年。当前460亿光年的可观测宇宙半径，自然还远远不是真实宇宙的半径。
因为部分情况下宇宙的膨胀速度远大于光速，这也就意味着那些距离我们比较远的星系（460亿光年之外），它们发出的光很可能永远都无法抵达地球了，我们也就无法对其观测了。
天体距离越近，宇宙膨胀对其影响越不明显
此外我们还需要注意的是，宇宙的膨胀速度不是一开始就这么快的，它的膨胀速度在不断的加快。
而且尤其需要注意的是，宇宙的膨胀是空间和时间上的膨胀，不是单纯的天体之间距离的提升。
举例来说，我们找一张A4纸，在一头点上红点，另一头点上蓝点。将这张A4纸视作是宇宙的时间和空间，然后将A4纸折叠起来。
（A4纸对折）
在A4纸上，红点和蓝点的距离是没有变化的。但刨除掉“空间和时间”，也就是在A4纸外观察，我们就会发现红点和蓝点碰在一起了。
现在我们在红点那一头再点一个黑色的点，然后将A4纸折叠多次，就会发现黑点靠近红点的速度，要慢于蓝点靠近红点的速度。
蓝点和红点在这张A4纸上的距离，比黑点和红点在这张A4纸上的距离大，假设A4纸每一次折叠，两个点之间的距离都缩短一半，那自然是蓝点和红点在每一次折叠的时候缩短的距离更多。
（A4纸多次对折）
我们将上述过程反过来，将折叠了很多次的A4纸舒展开，那就是我们当前宇宙膨胀的模型了。
在A4纸上，蓝点离红点的距离＞黑点离红点的距离，那么A4纸展开的时候，蓝点离开红点的速度就会更快。
也就是说，两个天体之间距离越近，对于宇宙膨胀的感觉越不明显。
当两个天体足够近的时候，宇宙膨胀对它们之间距离的影响，已经可以忽略不计了。这就是我们一直感觉太阳系、银河系，甚至银河系外更大一层星系，其中的恒星和我们之间的距离没啥变化，但是460亿光年外的恒星远离我们的速度已经快于光速的原因。
（天体越近，宇宙膨胀的影响越小）
红移和蓝移
因为这个原因，物理学上还有一个“红移”和“蓝移”的概念。
还是用上面的A4纸举例子，A4纸折叠起来的时候，虽然我们在A4纸外看会觉得两个点接近了，但在A4纸上面两个点的距离没变。
从人类的观察角度来说，两个点之间的距离又的确是变了。
现在我们在这张A4纸上粘上两根橡皮筋，橡皮筋一头粘在红点，一头粘在蓝点，同时橡皮筋一根粘在正面，一根粘在背面。
然后我们再来对折这张A4纸，那么这两根橡皮筋就会出现一根绷紧，一根放松并弯曲起来的情况。
将这两根橡皮筋比作是蓝色的可见光和红色的可见光，那这就是物理学中的红移和蓝移现象了。
不同波长的光，在人的肉眼中会呈现出不同的颜色。
（光谱）
当光往返于两个天体之间时，天体之间的距离变长，那么光就是A4纸上绷紧的橡皮筋。
如果天体之间的距离变短，光就是A4纸上放松弯曲的橡皮筋。
如果“橡皮筋”绷紧或者放松时会呈现不同颜色，那么一只蚂蚁站在A4纸正面看到的橡皮筋是一种颜色，站在A4纸背面看到的橡皮筋又是另外一种颜色。
（红移和蓝移）
通过观察一个天体散发的可见光在光谱上是红色还是蓝色，可以判断这个天体是在远离我们还是在靠近我们。
信息来源： 【1】中国科普博览·《NASA最新研究：宇宙膨胀速度比之前预测快9%》 【2】中国科学院·《引力红移新发现证实爱因斯坦广义相对论》 【3】人民资讯·《宇宙膨胀速度超过光速，是如何计算出来的，为啥感觉不到？》
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