宇宙到底有多大?多少岁?这是仰望星空的人常爱问的两大问题。
但刚开始接触宇宙学的人,很可能遭遇一种困惑:一方面得知宇宙年龄有138亿年,另一方面却被告知宇宙最大直径高达930亿光年,这不是自相矛盾吗?
因为按照这些人的理解,从宇宙大爆炸一直到现在138亿年,科学家们一定是找到了确切证据——大爆炸产生的光子,经过漫长的138亿年飞行,终于被我们发现了。(这就像考古学家发现了霸王龙化石,进而确定它们曾生活在6700万~6500万年前一样。)
但,与此同时,科学家又在斩钉截铁地告诉我们:宇宙最大直径竟有930亿光年,也就是说,以地球为中心的可观测宇宙半径有465亿光年。
这么看来,宇宙创世之初——大爆炸最早诞生的光子,飞到现在不是才138亿年吗?为什么科学家竟然会发现465亿光年之外的星体呢?就是说为什么能够发现飞行了465亿年的星光呢?
这不是再明显不过的自相矛盾嘛?!到底科学家集体发昏?还是另有真相?
这的确是个有趣又有料的好问题。科学家告诉我们这两个数据其实没毛病,有毛病的是我们理解有误,以及读书太少。
没耐心刷屏的,一句话告诉你答案,这是宇宙膨胀搞的鬼。
没看懂?那就看一个简单的比喻吧——
你现在走在机场的步行直梯上,匀速向前走,相对于步行直梯的步行速度是1米/秒。10秒后,你认为自己走了10米,但在旁边的观察者看来,你已经大大超过了10米,因为你走、直梯也在走,这是你跟步行直梯一起前行的结果!
同样道理,代表宇宙年龄的光子,尽管飞行时间是138亿年,却能够跨过465亿光年。都是因为宇宙膨胀造成的!懂了吧。
但问题来了,这不是大大超过了光速吗?传说中的超光速真实存在吗?宇宙年龄和大小到底是怎样测量出来的?宇宙膨胀又是怎么测量的?
有耐心想知道「知其所以然」的,请看——
先来说说宇宙年龄。
事实上,测定宇宙年龄,并不是像有人想当然的那样,跟发现霸王龙化石一样,科学家找到了宇宙大爆炸的最初影像资料。
按照大爆炸理论,这是不可能的。因为从宇宙大爆炸开始,大概30万年后,宇宙最早一批原子才开始诞生;大概35万年(也有称38万年的),光子才开始在宇宙中向四面八方传播,此时整个宇宙直径只有1亿光年。
这些最初的光子,一路飞越到现在,就是我们今天探测到的宇宙微波背景辐射,简称CMBR