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我们怎么能理解宇宙的直径是930亿光年,而它的年龄却只有138亿年呢?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-12-04 11:05:28

宇宙两端的两个星系之间的距离增加的速度比光速还快,这是事实,这似乎是违反规则的。但星系本身在空间中的移动速度并没有超过光速。相反,空间结构本身在它们之间膨胀,而这种膨胀不受通常的速度限制。

很难解释这种豁免是如何合理和自然的,因为你必须明白宇宙并不是真正的三维。让我用类比的方式来解释。想象一个膨胀的气球,气球表面爬满了二维生物(我们称之为平面生物)。二维意味着没有厚度,就像在纸上画画一样(但更薄;纸和墨水其实是有厚度的)。气球的表面就是平原人的整个宇宙,他们看不到(或想象不到)表面以外的任何东西;事实上,他们认为他们的宇宙是二维的。平原人也有速度限制:他们的移动速度只能达到光速(相对于彼此而言,但我们不要太复杂)。但是这个速度限制只适用于圆周运动(沿着气球表面移动)。所以气球本身膨胀的速度可以超过光速而不违反这一规则,因为它的膨胀不是周向的。因此,两个在气球两端的平原人可以以比光速更快的速度分开,即使平原人自己爬行的速度要慢得多。想象一下弗兰德人的困惑。

我们的情况与平原人类似,只不过我们不是生活在三维球体的二维表面上,而是生活在四维球体的三维表面上(或多或少)。我们把宇宙看成三维的,只是因为我们看不到(甚至想象不到)它的四维曲率。空间的结构(例如我们的气球)伸展得太慢,对月球的轨道或你的早晨通勤没有太大影响,但这就是为什么遥远的星系能够以比光速还快的速度从我们身边分离而不违反任何规则的原因。

附注:你提到宇宙的直径为930亿光年——但这只是宇宙中可观测的部分。整个宇宙可能要大得多(我们不知道有多大)。大部分是“不可观察的”,因为正是上面描述的现象:它与我们分离的速度比光速还快。因此,光速有效地在我们周围创造了一个“宇宙视界”——一个我们看不到过去的想象边界。至少,在目前的技术条件下不会。

附注:有些理论实际上把宇宙建模为无限的。在这种情况下,我们不能使用气球的类比,但我们经常使用类似的类比(参见“葡萄干面包类比”)。
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