直径有920亿光年的宇宙，为什么年龄却只有138亿岁？
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发布时间：2024-03-18 09:27
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时间：2024-12-11 21:34
题目中的这个问题，估计很多朋友都曾想过，按照狭义相对论，光速是一个物体运动速度的天花板，既然宇宙从大爆炸至今才过了138亿年，即便是按照光速计算，那么宇宙的最远处也应该不超过138亿光年啊，为什么科学家们又说宇宙的直径有920亿光年呢？
实际上这个问题并不前后矛盾，反而后半句正是前半句的推论，也就是前半句代表着宇宙大爆炸，而后半句所说的宇宙直径920亿光年正是宇宙大爆炸的推论之一。不过这里需要提一点，这里的宇宙实际上指的是可观测宇宙，并非是那个所有事物，一切时间空间的集合体。
那么什么是可观测宇宙呢？
这要从宇宙大爆炸开始说起，按照现有的主流理论，咱们的宇宙被认为是诞生于一场大爆炸当中（不是我们平常看到的炸药爆炸，大爆炸只是一个比喻），从一个点开始，逐步膨胀到现在这个模样，也就是说我们的宇宙实际上是处于膨胀当中的，好似一个气球，不断注入气体，体积不断变大。
而可观测宇宙正是整个宇宙中，以地球为中心的一个球状宇宙，原因正是可观测宇宙整个名称的前三个字——可观测，很明显，可观测宇宙是以人类观测范围所定义的一个宇宙，也就是我们可以看见的事物，离我们最远的距离可以达到460亿光年（也就是可观测宇宙的半径长度）。
那么这个数据是怎么来的呢？
根本原因还是宇宙膨胀的关系，虽然狭义相对论规定了物体最快速度不能达到光速，但狭义相对论并没有规定空间膨胀的速度不能超光速啊（实际上这句话表述的并不正确，因为空间膨胀属于宇宙自身的一个变化，它并不能够被相对论所*，毕竟就连时间和空间都是宇宙的一部分而已，或者换句话在其它科普文章中最常用的解释：狭义相对论规定的是信息和能量的传播部的超越光速，但空间本身的膨胀并不属于任何一方）。
而宇宙膨胀所带来的效果就是，星系间的距离在不断的增加，这一点早在上世纪20年代就被天文学家哈勃所证实，他通过观测发现，距离地球越远的星系，其退行速率越快，大约是每隔326万光年，速率就会增加每秒70公里左右。
知道这些之后，我们就能对标题中的疑惑进行解答了。
在宇宙诞生早期，一开始是没有光的，或者说没有自由光子能够传播，直到大爆炸38万年后，随着原子的出现，第一批自由光子诞生了（这批光子形成了我们现在所谓的微波背景辐射），然而我们不要忘了，宇宙是在时刻膨胀着的，也就是说当初发出这些光子的光源物质也在跟着宇宙空间在时刻膨胀着，它们之间相互远离，就这样一直持续了将近138亿年。
可以想象，当光子出来后，它朝着某个方向飞行，而光源物质却因为宇宙膨胀再往后退，着一进一退，中间间隔的距离就是迅速增长，138亿年过去，当初那些光子被我们人类所接收到，然而当初诞生它们的那些光源，此时距离我们却足足有了460亿光年，也就是可观测宇宙的半径为460亿光年，那么其直径自然是920亿光年了。
实际上通过上面的讲述，我们可以发现，真正的宇宙要比可观测宇宙大的多的多，而且严格来讲可观测宇宙的数量是无穷多个的，位于不同空间位置的观测者都可以代表一个可观测宇宙的中心，不过由于宇宙的各向同性，大家所得出的可观测宇宙都长的差不多。
总的来说，虽然我们的宇宙年龄才138亿岁，但是由于宇宙膨胀的存在，咱们的可观测宇宙，其直径却有920亿光年，二者并不矛盾。
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时间：2024-12-11 21:34
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时间：2024-12-11 21:35
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时间：2024-12-11 21:36
