人类目前航行器抵达可不都雅测宇宙,和蚂蚁自己冒死爬向太阳,哪个快?
这是一个对照有意思的效果,它将太阳与地球之间的间隔、可不都雅测宇宙的范畴之间,经过历程分歧的静止方法竣事空间转换的对照。只管太阳与地球的间隔,以人类视角来看已经同样遥远,连太阳光芒都需要8分多种才气抵达,然则与更为宏不都雅尺度上的可不都雅测宇宙对照,这点间隔切实着实微不敷道,而航行器的速率相较于蚂蚁的速率也会有很多若干个数量级的区别,这宛如让这两种方法之间的对照具备一定的可类比性,下面不妨繁杂分析一下。当然,这只是实践上的分析和探索,而实践上蚂蚁如何样也不好可以爬到太阳,人类的航行器也抵达不了可不都雅测宇宙的边界。
小人人都知道,咱们当初所处的宇宙是在138亿前劈头于那场惊天动地的奇点小大爆炸,而这也是目前科学界对付宇宙发展演化的干流不都雅点,不过在100多年已往,人们普遍感到宇宙是处于“动静”的,即宇宙无边沿,星系之间的互相间隔基本掩护不变,星际物质在宇宙中的分布是处于平均各向异性的,爱因斯坦为了放弃宇宙是动静的这个论断,还锐意在广义相对论的引力场方程中退出了宇宙常数,用于修正万有引力对星体之间互相感召的影响。
然则,随着哈勃经过历程耐久不都雅测发觉的系外星体多普勒红移现象,让包括爱因斯坦在内的世人见地到宇宙正在膨胀的抱负。科学家们随后根据哈勃定律,即星系的退行速率与不都雅测者之间的间隔正相关,这个比例被称为哈勃常数,2013年时欧洲航天局经过历程普朗克卫星测得该常数的值小约莫为68(km/s)/Mpc,也就是在间隔地球326万光年的区域,指标星系远离地球的速率约为68公里每秒。在此基本上,科学家结合Λ-冷暗物质模型,反推出宇宙的年纪为137.8-138.2亿年之间。
那么,可不都雅测宇宙的半径是如何得来的呢?首先,根据上述计算得出的宇宙年纪以及不断修正的哈勃常数,咱们如何推导出从奇点小大爆炸光芒发出去往后,如何恰恰抵达地球不都雅测点的那部分光芒,其所教训的韶光为461亿年,也就是宇宙微波背景辐射所走过的路子是461亿光年,而实质上假设不思量空间膨胀的成分,那么这部分光芒实践上所走的间隔才为4200万光年,因为光内撤退撤退,空间也在膨胀,相当于拉长了光所撤退撤退的间隔。
经过历程对照如何发觉,461亿光年与可不都雅测宇宙的半径465亿光年还差了4亿光年。刚才提到了,这461亿光年是咱们经过历程宇宙微波背景辐射看到的宇宙第一缕“阳光”,然则这缕阳光并非是奇点小大爆炸的瞬间并发射进去的,因为在奇点小大爆炸刚发生发火时不绝到38万年之间,全副宇宙只管处于膨胀外形,然则宇宙空间里照旧充斥着温度极度高的光子、电子、质子等微不都雅粒子构成的等离子态物质,而光子在这种环境下极易与个中的自由电子和质子发生发火互相感召,如何说光子不停无奈挣脱其它微不都雅粒子的干扰而监禁进去,对光子来说,全副宇宙照旧处于“混沌”的不透明外形。
这种外形直到38万年之后温度的继承下降,构成了原子核之后才加以旋转,光芒才从个中逃离进去。而根据宇宙膨胀的速率推测,这38万年所对应的空间“拉长”效应,使光芒经过历程4亿年才走完,因此加上前面的461亿年,可不都雅测宇宙的半径被确认为465亿光年。从某种意义下去说,咱们如何经过历程光芒所探知的宇宙空间范畴,要比奇点小大爆炸到当初实践所教训的韶光,少了38万年。不过,随着科学家们探测到了引力波的存在,因为引力波在原始宇宙的构成早期,不会遭到高温微不都雅粒子的影响,如何间接穿透,因此科学家们经过历程对可不都雅测宇宙“边界”处的引力波信息,从而修正了由光芒带来的这38万年韶光差的影响。
说了这么多,就是想向小人人解释一下可不都雅测宇宙的范畴究竟有多小大,以及这个间隔的数值是如何计算得来的。而经过历程这个间隔与航行器之间的速率对照,就如何得出实践上需要的韶光,这里就不思量空间膨胀的成分了,因为这个可不都雅测宇宙的范畴是固定的,空间即使再膨胀,其所在区域的星新得离地球越来越远,但这个可不都雅测的范畴是不变的,永恒是半径465亿光年。
咱们假设航行器的速率与目前为止飞得最远的游览者1号为参照,速率为17公里每秒,那么抵达465亿光年之外所需的韶光小约莫为820万亿年之久。
同时,咱们设定太阳与地球的间隔为平均值1个天文单位-1.5亿公里,而蚂蚁的速率咱们假设为0.01米每秒,那么蚂蚁从地球爬到太阳所需的韶光为47.5万年。显而易见,即使静止速率同样小的蚂蚁,爬到太阳所需要的韶光,依旧要远远小于航行器抵达可不都雅测宇宙“边界”所斲丧的韶光,两者的韶光上齐备不处在一个数量级上。