宇宙在膨胀说明宇宙外面还有空间,那怎么说宇宙在膨胀呢

如题所述

哈勃体积也称为可观测宇宙,是一个以观测者作为中心的球体空间,小得足以让观测者观测到该范围内的物体,也就是说物体发出的光有足够时间到达观测者。

我们常说的宇宙直径为920亿光年,说的是可观测宇宙的大小,意思就是我们在理论上可以看到这个范围内的星系、星系团等一系列物质的结构。那么460亿光年外看不到的区域依然是我们的宇宙,为不可观测宇宙。那么在我们的宇宙之外(可观测和不可观测)可能还存在着互相没有任何关联、没有因果关系的多元宇宙,这是暴胀理论提出的预测,也就说在宇宙之外确实还存在着宇宙。不过目前并没有得到证实。

所以问题是,年龄138亿年的宇宙为何有920亿光年这么大?为什么可观测半径外的宇宙我们看不到?我们宇宙之外的宇宙,也就是多元宇宙是怎么来的?回答这些问题,相信可以解决你很多的疑问。

多元宇宙,宇宙之外的宇宙

大爆炸理论提出以后,为我们解决了宇宙中现存物质结构的起源和发展过程,但同时也为我们提出了新的问题,大爆炸所谓的“奇点”,也就是那个炙热、稠密、充满物质粒子和高能辐射的状态是怎么来的?这就是摆在宇宙学家面前的大问题,大爆炸理论并没有告诉我们最初的状态是怎么来,因此我们认为大爆炸理论并不完善,当然还包括其他的一些问题:

微波辐射的温度(也就是密度)涨落是怎么来的?这是一切物质结构的基础,或称为种子。

空间各向同性的问题(大尺度上看,宇宙物质分布又几乎是均匀的),

几十、甚至数百光年外的宇宙,它们相距那么遥远并没有发生过信息交换,那么空间的温度为何是一致的?也就是从微波背景辐射上看,空间各处的平均温度为2.725K。

空间为何如此平坦?也就是说我们的可观测宇宙和零曲率几乎无法区分。

以上的问题都是大爆炸理论无法解决的,但大爆炸理论在其他方面的成功让人无法怀疑其是错误的,于是科学家就寻思着,大爆炸理论肯定不完善,是不是在大爆炸之前还存在着某种未知的状态。

1980年,美国的科学家阿兰·古斯就提出了暴胀理论,其发生在大爆炸之前,也就是说宇宙并不是直接从大爆炸开始的,在这之前空间中没有任何物质和辐射,只存在充满空间的真空能量。真空能量的量子场波动导致了空间各处在不同的点呈现出指数膨胀,就类似于与你正在煤气灶上熬一锅浓汤,汤里会在各处不同的点冒泡。

每个暴涨的区域在未来就形成了独立、并没有任何联系的多个宇宙。这就是暴涨理论对多元宇宙的猜想,其也无法证实。这就说明在我们的宇宙之外,还有其他的宇宙,也就是说在宇宙在外还有空间。我们的宇宙与其他的宇宙一起漂浮再更大的母宇宙中。

那么在我们的宇宙中为何会存在可观测和不可观测之分呢?

在单个暴涨的泡泡里,其中就有一个是我们的宇宙,真空能量使得空间呈指数膨胀,空间迅速被拉伸,不管之间的宇宙是什么形状,在暴涨结束后,都会被拉扯到与平坦的空间没有分别。就像上图中a到d的过程。

真空中的能量波动也会随着空间的膨胀被迅速拉伸到我们宇宙的任何区域,这些微小的能量波动在暴涨结束后,一小部分真空能量就衰变到了物质中,称为宇宙在加热,产生了热大爆炸的初始状态,能量的微小波动也会为日后的物质结构提供了密度轻微的不均匀,而微波辐射的密度涨落也来之于此。

真空能量中更大一部分能量将被封存在真空中,也就是我们现在说的暗能量。

首先要清楚的是,在宇宙诞生到现在,或者是到未来,都一直在膨胀,从来没有停歇过,并且宇宙的膨胀速度也远远超过了光速。宇宙在经历了再加热阶段以后,大爆炸开始,并经历了一系列的粒子与粒子的高能撞击,也创造出了我们今天所知或未知的所有基本粒子。但知道大爆炸的38万年后,随着宇宙的膨胀冷却,中性原子才得以形成。

但这时宇宙中并没有任何恒星、星系,这些发光的物质结构是在宇宙诞生后的5千万到1亿年间形成,可想而知等恒星形成光开始向我们奔来的时候,宇宙已经膨胀到没有边际了。

一些离我们较近的星系的光,可以在短时间内到达我们地球,一些离我们较远的星系的光就要花费更长的时间,也就是说离我们越远,花的时间越长,毕竟光速是有限制的。如果宇宙一处在减速膨胀的状态,那么这些星系就算距离再远,总有一天他们的光都会达到地球的,也就说我们的可观测范围是不停的再扩张,未来将能看到更多星系。

但是由于暗能量的存在,宇宙再诞生后45亿年的时候,开始加速膨胀,这就意味着,那些星系的光还没有达到地球的星系,将永远不会达到地球,那些已经达到的,我们将能看见它们,但它们目前最远的已经膨胀到了460亿光年附近,这就是我们的可观测宇宙,那些光一直都没有到达地球的星系就在可观测宇宙之外。

总结:

我在梳理下,由于暴涨初期量子场的波动导致空间各处在不同点开始暴涨,创造出了不同的宇宙,这些宇宙之间没有任何的因果关联,而且还有科学家之处,有些区域的暴涨还在进行。也就是在不断地创造出新的宇宙泡泡。

在单个宇宙中,由于光速有点,但膨胀一直在发生,且速度高于光速,所以有些星系形成以后的光就一直没有达到地球。那当然我们也就只能看到那些光已经到达我们地球的星系了,这个区域就是可观测宇宙。

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第1个回答  2020-09-20

我们平常所说的宇宙,是我们所能观测到的宇宙,科学家把它定义为哈勃体积,它是以我们观测者为中心的一个球体空间,也就是说以我们观测者为中心,只要在我们观测范围内的物体发出的光能够到达我们观测者的眼睛里,我们就能看到他,而如果他所发出的光无法到达的话,我们就看不到他。

而在我们所能观测到的宇宙之外,究竟存在着多大的空间,一直是一个谜。有很多科学家提出猜测,在我们所能观测到的宇宙之外,是否还存在着其他宇宙,而这些宇宙组成了一个多元宇宙。

在最近几年科学家对宇宙的不断观测发现,宇宙一直处在一个不断的膨胀当中,而这一观测结果可以有效的证明了,我们所能观测到的宇宙之外,仍还有较大的空间,而他的空间究竟有多大,至今还无法测量。

自从大爆炸理论被提出以后,我们不断的解决了一些宇宙的起源和在宇宙当中存在的一些物质的结构,也了解了宇宙的发展,但是随着大爆炸理论提出,随之而来的也是一些新的问题,宇宙的最初状态是什么样子的,他是如何而来的,这都是一些问题。

在1980年的时候,美国科学家,提出暴涨理论,他认为在发生大爆炸之前,我们所处的宇宙并不是直接从大爆炸开始的,而在这之前没有存在任何物质和辐射,空间当中只是充满了真空能量,而这些真空能量的量子场的波动,导致空间各处出现了不同程度的膨胀,而每个暴涨的区域在后面又慢慢的形成了独立的且没有跟其他宇宙有联系的单个宇宙,这是美国科学家通过暴涨理论,对多元宇宙做出了一个猜测,但是他这个猜测是无法证实的,因为人类对于可观测宇宙是有限的,虽然他的这一猜测无法证实,从另一方面证明我们所处的宇宙之外,还有其他的宇宙存在。

第2个回答  2015-03-10
先说空间。空间指的是物质与物质之间的距离。没有物质,空间也就失去了意义。就是说,如果没有了物质,空间这个概念(包括时间)就成了无所谓的了。那么,由物质形成的宇宙的外面是否还有空间,根本就没有追究的必要。
宇宙的膨胀表现在大尺度上星系与星系之间的距离在增大,宇宙内物质所占据的空间范围也在增大。所以说,我们的宇宙在膨胀。追问

宇宙外没物质?怎么判断。怎么不是星系在宇宙移动,而是宇宙在膨胀

追答

1、宇宙“外”的情况现在真的不好说。目前我们的视线只能“看”到大约130多亿光年,外面是什么情况还真的不知道。前几天央视9套播的“宇宙的奇迹”中说,我们宇宙的范围(大小)大约是960亿光年,但没说理由,不知道这个结论是怎么得到的。也许在130亿光年以外还有物质,但我们看不见。可能是由于那里的光线还没有传递到我们这里;可能是因为星系红移或引力红移的原因,那里的光线到我们这里时已经不是可见光了;也可能宇宙在130多亿光年处已经由于空间曲率的原因,自我封闭了。
我上面所说的,只是想说明空间与物质的关系,并不是说,宇宙外面肯定没有物质存在。这个话现在谁也不敢说,因为没人知道。
2、星系在宇宙中是运动的。在宇宙大尺度上,星系是成群存在的。在星系群内部,星系各个方向运动都有,甚至有些星系在相互靠近并最终相撞。但星系群与星系群之间,距离总是增大的,相互之间在远离。而且从我们的角度看,距离越远,远离的速度(天文学上叫“退行速度”)也越大。也正是从这一现象中,得出宇宙正在膨胀的结论。

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