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930亿光年外是宇宙的边缘吗?如何能到达宇宙的边缘?

我们可能经常看到说宇宙的直径是930亿光年,然后可能会产生这样的疑问:那930亿光年外是什么?是宇宙的边缘吗?其实答案很简单:930亿光年外还是我们的宇宙。但这样回答有小朋友就不乐意了,既然还是我们的宇宙,那为什么说宇宙是930亿光年的呢?这就要从930亿光年的来历说起。

大家可能注意到了,这里说的是宇宙的直径930亿光年,半径也就是465亿光年了。直径一般是用在圆(平面二维)或球(立体三维)上的,我们的宇宙是立体的,所以自然就是一个半径为465亿光年的球了。那么这个球就是我们的宇宙了吗?如果去到这个球的边缘上会怎么样?伸出手去会不会摸到天使?

930亿光年外是宇宙的边缘吗?如何能到达宇宙的边缘?

这个问题的答案很奇怪:你到不了这个边缘,原因是这个边缘会随着你动……我们现在所说的这个直径930亿光年、半径465亿光年的球宇宙其实是我们的可观测宇宙

什么是可观测宇宙

顾名思义,可观测宇宙就是你能看到的宇宙,当然这个“看”是包括了所有的观测方式。但我们知道,在我们的宇宙里,光速是所有信息传播速度的极限,没有比光速更快的信息传播方式了,这是广义相对论给出的时空限制,目前在我们的宇宙里没有发现反例。而根据天文观测发现,所有的远方星系都在远离地球,并且距离越远,远离的速度越快,这意味着我们所处的宇宙正在膨胀。当宇宙沿膨胀回溯回去,宇宙中的所有星系会聚集回一点,这大约需要经过138亿年,也就是我们的宇宙诞生于138亿年前。

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那么很明显,138亿年前诞生的宇宙里的任何信息在宇宙中都只传播了138亿年,不会更长了,而由于光速极限,138亿年里最早发出的信息也只传播了138亿光年,这138亿光年理论上就是我们的观测极限了。见鬼,前面不是说好的930亿光年吗?嗯对,前面也说了我们所处的宇宙最早膨胀由于宇宙持续膨胀,原来信息走过138亿光年的距离已经拉大到465亿光年了,也就是说那个在138亿年前向我们发送信息,经过138亿年信息到达我们地球时,那个信息源已经在465亿光年外了,而这才是我们理论的可观测宇宙的边缘,而这个半径465亿光年的可观测宇宙的直径就是930亿光年。

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接近光速飞行时宇宙变得奇怪

但由于宇宙是各向同性的,如果你以较低的速度无论往哪个方向飞出去,你都永远处在可观测宇宙的球心上,也就是说你所能观测到的宇宙在各个方向上是一样的,不会因为你往一个方向飞,那个方向的可观测宇宙边缘就能近一点。但当你以无限接近光速的速度飞出去,你的世界可就变得诡异了。当你以接近光速的速度向一个方向飞,由于相对论效应,你所测量到的宇宙将不再是各向同性的,你会发现前进方向有更多的星系蓝移,更少的星系红移,而在你的后方,将是所有的星系都在红移,并且后方的星系比前方的星系数量少得多。在你前进方向两侧的星系形状则变得很奇怪,扁扁的。如果有一个在飞船上长大的科学家,根据这些观测结果也许就推理不出宇宙大爆炸了……

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假如他足够聪明最终还是能推理出宇宙大爆炸,那么他得到的宇宙年龄也会跟我们测到的大不一样,由于相对论效应下的时间膨胀,他测量到的宇宙年龄将大大小于138亿年,我以前曾经提出过一种诡异的情况,假如一个30岁进入飞船并加速到无限接近光速后,他再次测量到的宇宙年龄很可能比他自己的年龄还小,也就是宇宙诞生不到30年……

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触摸到宇宙的边缘

那么真的无法到达宇宙的边缘吗?有办法,根据前面由于无限接近光速飞行而变得诡异的宇宙,如果再快一点,达到光速会如何?按照相对论,你的运动方向上将尺缩为0,距离消失了,你也就到达了你的可观测宇宙的边缘,其实可以说是你的宇宙边缘,是“你的”,但很遗憾,同时消失的还有你的时间,在光速下你将失去时间维度,你的时间终结了……

既然没有了时间,自然也没有了所谓的观测,也就没有了所谓的可观测宇宙,甚至…没有宇宙……因为这一切都与你无关了。

当然,这一切都不会发生,因为没有人能够达到光速,除非,你跟一堆与你身体相同的反物质完全湮灭,从而变成高能光子,但这个时候,你已经不是你了,在湮灭那一刻,你已经不存在了,那一堆反物质就是你宇宙的边缘……

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