宇宙137億年前誕生,但爲何如今宇宙半徑達450億光年?
科學家們通過大量的觀察證實,宇宙擴張速度是非常快的,其速度遠超光速。很多人覺得宇宙大爆炸以後超過光速膨脹這個事實是一件重要的事情,如果你選兩個相距很遠的點,你總能發現又一個點以超光速遠離另一個點。
原因很簡單,因爲他們之間的空間膨脹了,所以我們的宇宙從最初到現在一直都以超光速膨脹,但這不是違反了愛因斯坦狹義相對論中的沒有任何東西可以超過光速了嗎?實際上沒有,相對論中所說的沒有任何東西可以超光速穿越空間,但這並不阻礙空間本身的膨脹超過光速。
哈勃在20世紀20年代觀測了天空,引領著我們發現了宇宙在膨脹,他看的地方越遠,那個地方的物體就以越快的速度遠離我們。想象一個很遠的點,以光速爲平均速度遠離我們,我們在任何方向,同樣距離的地方都會有這麽一個點,這就可以形成一個球體,我們稱之爲“哈勃球”。
所有球體之外的東西都在以超光速遠離我們,而常識告訴我們,我們將永遠無法看到從這些物體發出的光,因爲他們以超光速遠離我們。
但實際上這又是不對的,我們能看見這些物體。換一個角度,想象一個處在哈勃球外的星系,它在以超光速往外移動,從我們的角度來看它處在太空中一個非常空曠的區域,所以任何朝我們這個方向發射過來的光線都會隨時間離我們越來越遠。
但是實際上由于宇宙的加速膨脹,我們的哈勃球也在變大,如果哈勃球變大的速度比光遠離的速度還要快,在某個點光線就可以從哈勃球體外的區域進入哈勃球,于是光線就可以慢慢追上我們,最終被我們所發現,所以就算那些星系已經超出了哈勃球,我們還是可以看得到的。
實際上,所有我們收到的來自宇宙誕生後五十億年內的光子,它們都來自于現在相對我們來說移動的比光還快的區域。那些發出光線的物體一直以來都在以超光速遠離我們,但是它們發出的光進入了哈勃球,然後又有足夠的時間到我們這裏。
所以我們能看到的宇宙,實際上比哈勃球要大的多,但又受限于粒子視界,這是基于光線從宇宙最初到達地球所需要的時間,也就是137億年前。如今由于宇宙一直在擴張,而且擴張速度也一直在加速,物體都在137億光年之外了。
我們的可視宇宙半徑大約450億光年,這個巨大的空間裏有許多的東西我們能看到。而137億年前,所有這個空間裏的東西和所有空間外我們見不到,所有東西都被壓縮成一個無限小的點,我們稱之爲“奇點”。
如果宇宙是有限的,那麽這個說法就是對的,但是如果宇宙是無限大的,看起來也是這樣,那它就一直都是無限大的,這樣一來到處都在發生大爆炸。但是如果宇宙從一開始就是無限大的,那麽它又在往什麽地方擴張呢?或者它哪裏也不用擴張,它可以在自身裏擴張,這就是無限大的特點,我們永遠無法跑出去!-來源: 宇宙時空-
*宇宙揭秘:宇宙萬物都由地球上的94種元素組成,爲何會這樣?*
如今我們知道地球上的一切都是由94種化學元素構成(地球上天然存在的,非人工合成),環視這個複雜的世界,你會覺得這是非常奇妙的事情。而在廣闊的宇宙中,除地球之外的其他部分,也都是由這94種元素構成的,爲什麽如此肯定,因爲科學家已經有足夠的證據來證明這點。
地球上發現的這些化學元素在其他星球上同樣廣泛存在。當人類登上月球時,知道月球土壤中富含氦,銀還有水。太空機器人也成功著陸于我們的鄰居火星,它的土壤中含有大量鐵元素與氧氣化合成我們最爲熟悉的鏽紅色氧化鐵,我們還知道金星稀薄的大氣層中含有豐富的硫元素。人類的太空船甚至到達了位于太陽系邊緣的海王星上,並發現那裏充滿有機分子,例如甲烷。
但是宇宙其他地方呢?看起來似乎難以得知其他星球的成分,因爲它們實在太遠了。即便是距離地球最近的恒星,比鄰星,其距離依然達到海王星的一萬倍,大約是4.3光年的距離。而最近的星系,仙女座星系距離我們達到二百五十萬光年。
但即使這些距離讓人望而生畏,它們仍然能夠傳達給我們關于其構成的信息,我們與這些遙遠星球的唯一聯系就是光,它們發出的光穿越太空到達地球,解讀這些光芒是研究其成分的關鍵所在,這得益于化學元素本身所特有的屬性,當你加熱這些元素或者點燃它們時,它們會發出光芒,不同元素有不同的焰色反應,比如鈉燃燒時,會發出黃色光,鉀會發出淡紫色光,而銅會發出藍色。
每個元素都有其獨一無二的顔色,正是這種特性告訴我們星球的元素成分。但實際上並不僅是觀察每顆星所放射出的光彩那麽簡單,要究其原因,只要看看離我們最近的星體太陽。
這是我們太陽光的光譜,咋一看非常眼熟,很像一個加寬版的彩虹,因爲彩虹確實是這樣的,只是那個光譜是挂在天上的。如果你近距離觀察光譜,會發現這個光譜上有一些黑色的線,這就叫吸收譜線。太陽的每種元素不僅發出一種固定的光,它還會吸收某種固定的光。只要找出這些黑線在太陽光中的位置,我們就能列出一個其組成元素的表,跟條形碼一樣。不僅是太陽,你能看到的任何星星都可以如此分析,這樣就能准確地推測其組成元素。
通過這種方式,科學家們得知,同太陽一樣宇宙中其他恒星擁有同樣的重元素(除氫氦以外所有元素),不過相對而言碳元素很少,氮元素卻很多。織女星,北方天空第二亮的恒星,金屬含量只有太陽的三分之一,然而其他恒星卻富含重金屬。天狼星,含鐵量是太陽的三倍,而比鄰星的鎂含量卻很高。
縱觀整個宇宙,盡管元素的數量不盡相同,但是元素還是那94種,這些元素地球上都有,我們與這些恒星和星系都由相同的物質組成!-來源: 宇宙時空-