WEBVTT

00:00:00.000 --> 00:00:05.642
目前 关于大爆炸发生时间的最好估计…

00:00:05.642 --> 00:00:08.661
重申一次 我不大喜欢这个提法

00:00:08.661 --> 00:00:12.562
感觉是某种爆炸 其实是空间膨胀

00:00:12.562 --> 00:00:16.067
空间从一个奇点膨胀开来

00:00:16.067 --> 00:00:18.924
关于其发生时间的最好估计是137亿年以前

00:00:18.924 --> 00:00:25.267
关于其发生时间的最好估计是137亿年以前

00:00:25.267 --> 00:00:28.584
讲到钱 我们对上百亿有一定的概念

00:00:28.584 --> 00:00:31.867
但这对于时间而言 有些难以想象

00:00:31.867 --> 00:00:34.575
看起来易于驾驭 实际并非如此

00:00:34.575 --> 00:00:37.841
在未来的视频中我将讲到时间尺度

00:00:37.841 --> 00:00:39.933
到时候你们就能意识到这有多长时间

00:00:39.933 --> 00:00:42.934
意识到137亿年是人类难以想象的

00:00:42.934 --> 00:00:47.267
我要强调的是 这个数字是目前最好的估计

00:00:47.267 --> 00:00:50.600
我要强调的是 这个数字是目前最好的估计

00:00:50.600 --> 00:00:53.522
据我所知 大爆炸发生时间的估计值是一直在变动的

00:00:53.522 --> 00:00:56.402
据我所知 大爆炸发生时间的估计值是一直在变动的

00:00:56.402 --> 00:00:58.600
我想 未来这个值可能会更精确 也可能会有所变动

00:00:58.600 --> 00:01:00.442
不过这是目前最好的估计值

00:01:00.442 --> 00:01:03.181
我希望考虑的是 从这如何推导得到可观测宇宙的大小

00:01:03.181 --> 00:01:05.271
如果所有膨胀发生在137亿年前

00:01:05.271 --> 00:01:07.779
我们的三维宇宙在当时只不过是一个点

00:01:07.779 --> 00:01:10.267
行驶了最久的光子 现在到达我们这里

00:01:10.267 --> 00:01:13.373
假设这是我的眼睛

00:01:15.635 --> 00:01:23.548
这是睫毛 有些光子行驶了很久

00:01:23.548 --> 00:01:28.333
直到现在才到达我的眼睛 或者到达望远镜

00:01:28.333 --> 00:01:29.933
这些行驶了最久的光子行驶了137亿年

00:01:29.933 --> 00:01:33.925
两三节视频之前 我们看了可观测宇宙的描绘 用一个圈表示

00:01:33.925 --> 00:01:35.271
两三节视频之前 我们看了可观测宇宙的描绘 用一个圈表示

00:01:35.271 --> 00:01:37.593
光从这些遥远天体过来 到达我们这里

00:01:37.593 --> 00:01:39.915
我们在中间这里 最外围是遥远天体

00:01:39.915 --> 00:01:42.516
这些遥远天体的光现在才到我们这里

00:01:42.516 --> 00:01:44.281
这些光花了137亿年才到我们这里

00:01:44.281 --> 00:01:47.950
这里我有些踌躇

00:01:47.950 --> 00:01:50.400
因为我们讨论的是

00:01:50.400 --> 00:01:53.718
很大的时间尺度

00:01:53.718 --> 00:01:55.902
而且空间本身还在膨胀

00:02:06.502 --> 00:02:09.498
所以你不能说这个天体离我们137亿光年远 "不能"我强调下

00:02:09.498 --> 00:02:11.267
所以你不能说这个天体离我们137亿光年远 "不能"我强调下

00:02:11.267 --> 00:02:12.841
在小时间尺度上

00:02:12.841 --> 00:02:15.117
或者小距离上 你可以近似这么说

00:02:15.117 --> 00:02:17.764
宇宙膨胀还不会造成太大差别

00:02:17.764 --> 00:02:21.108
我讲清楚一些 我讲的是这里的天体

00:02:21.108 --> 00:02:23.771
我们可以讨论时空中的坐标

00:02:23.771 --> 00:02:26.200
我们可以讨论时空中的坐标

00:02:26.200 --> 00:02:28.863
我们可以讨论时空中的坐标

00:02:28.863 --> 00:02:32.532
其坐标同我们的坐标之间不是137亿光年远

00:02:32.532 --> 00:02:38.656
原因有几个 首先

00:02:42.656 --> 00:02:45.489
这束光是137亿年前发射的

00:02:45.489 --> 00:02:47.533
光发射时 我们离这个坐标更近

00:02:47.533 --> 00:02:51.533
我们所处位置的坐标同那一点在宇宙中更近

00:02:51.533 --> 00:02:55.380
我们所处位置的坐标同那一点在宇宙中更近

00:02:55.380 --> 00:03:00.691
另外我们还需要考虑 我画一下吧

00:03:00.691 --> 00:03:02.744
考虑奇点开始膨胀后30万年的情况

00:03:02.759 --> 00:03:03.906
这是宇宙历史中的第30万年

00:03:03.967 --> 00:03:04.744
宇宙还只经过了30万年的岁月

00:03:04.744 --> 00:03:13.538
这时事物之间还没有有效区分开来

00:03:13.538 --> 00:03:16.125
讲宇宙微波背景辐射时我还会讲到这个

00:03:16.125 --> 00:03:18.043
这时的宇宙基本上都是均匀的白热氢等离子态

00:03:18.043 --> 00:03:19.892
以后我还会讲到 这会发射出微波辐射

00:03:19.892 --> 00:03:21.868
现在假设这里有早期宇宙中的两点

00:03:21.868 --> 00:03:24.285
早期宇宙中 假设有这一点

00:03:24.285 --> 00:03:26.854
然后是我们现在所处的位置

00:03:26.854 --> 00:03:28.709
我不把它放在中心

00:03:28.709 --> 00:03:31.867
方便形象化考虑

00:03:31.867 --> 00:03:34.127
假设这是宇宙的早期

00:03:34.127 --> 00:03:35.722
假设我们有一把尺子可以度量出

00:03:35.722 --> 00:03:37.533
这个距离是3千万光年

00:03:37.533 --> 00:03:43.121
假设此时 这个洋红色天体发出一个光子 也许是在微波频率范围内

00:03:43.121 --> 00:03:44.700
假设此时 这个洋红色天体发出一个光子 也许是在微波频率范围内

00:03:44.700 --> 00:03:46.464
假设此时 这个洋红色天体发出一个光子 也许是在微波频率范围内

00:03:46.464 --> 00:03:47.533
光子以光速行进 因为这是光

00:03:47.533 --> 00:03:51.533
光子心想 "我只需要行驶3千万光年"

00:03:51.533 --> 00:03:55.845
"这不算太糟 我到那里只需要3千万年"

00:03:55.845 --> 00:03:57.842
这里我进行离散考虑

00:03:57.842 --> 00:03:59.189
实际数学问题比这要复杂

00:03:59.189 --> 00:04:01.371
我这里只想让你们大致了解一下

00:04:01.371 --> 00:04:05.933
假设光子心想

00:04:05.933 --> 00:04:12.017
"大约1千万年以后 我可以到达这里"

00:04:12.017 --> 00:04:16.867
"我将行进1/3的距离"

00:04:16.867 --> 00:04:19.867
但这1千万年时间内会发生什么

00:04:19.867 --> 00:04:22.177
这期间宇宙会膨胀

00:04:22.177 --> 00:04:28.214
宇宙可能会膨胀很多

00:04:28.214 --> 00:04:32.267
我画一下膨胀的情况

00:04:32.267 --> 00:04:34.315
1千万年后的宇宙可能是这样

00:04:34.315 --> 00:04:37.455
可能会更大 我这样画吧

00:04:37.455 --> 00:04:39.034
1千万年后 宇宙膨胀了很多

00:04:39.034 --> 00:04:41.249
这是1千万年后的宇宙

00:04:41.249 --> 00:04:43.678
就宇宙时间尺度而言 这可能仍然是宇宙的婴儿期

00:04:43.678 --> 00:04:45.015
因为现在宇宙有137亿岁

00:04:45.015 --> 00:04:48.067
这里过了1千万年 宇宙膨胀了一些

00:04:48.067 --> 00:04:51.109
我们所在的这个位置现在膨胀到这里

00:04:51.109 --> 00:04:52.966
而最初发射光子的位置现在到了这里 光子心想

00:04:52.966 --> 00:04:54.777
而最初发射光子的位置现在到了这里 光子心想

00:04:54.777 --> 00:04:56.082
"1千万年后 我会到这里"

00:04:56.082 --> 00:05:00.397
我这里只是近似用离散方式考虑 给你们一些大致理解

00:05:00.397 --> 00:05:03.467
我这里只是近似用离散方式考虑 给你们一些大致理解

00:05:03.467 --> 00:05:04.808
光子在1千万年后的位置大致是这里

00:05:04.808 --> 00:05:08.495
这里 因为整个宇宙膨胀了

00:05:10.202 --> 00:05:12.767
所有位置都相互远离了 这里是什么情况呢

00:05:12.767 --> 00:05:14.746
宇宙膨胀了 这个距离原来是3千万光年

00:05:14.746 --> 00:05:15.938
现在… 我这里假设一些非常粗略的数字 方便你们理解原理

00:05:15.938 --> 00:05:18.462
现在… 我这里假设一些非常粗略的数字 方便你们理解原理

00:05:18.462 --> 00:05:21.310
这里的距离不再是3千万光年 或许是1亿光年

00:05:21.310 --> 00:05:22.800
假设这里现在是1亿光年

00:05:22.800 --> 00:05:26.180
宇宙膨胀 空间越拉越开

00:05:26.703 --> 00:05:29.449
你可以把这看成是气球表面 越胀越开

00:05:35.187 --> 00:05:37.800
这里光走了1千万年 但实际距离远大于1千万光年

00:05:37.800 --> 00:05:40.799
这里光走了1千万年 但实际距离远大于1千万光年

00:05:40.799 --> 00:05:43.000
这里走过的距离可能在3千万光年左右

00:05:43.000 --> 00:05:45.880
这里我没有准确计算 只是给出大致思路

00:05:45.880 --> 00:05:48.462
假设这里它行进了3千万光年

00:05:48.462 --> 00:05:50.134
也许 我不应该给出相同比例 因为已经走过的距离和要走的距离

00:05:50.134 --> 00:05:51.996
也许 我不应该给出相同比例 因为已经走过的距离和要走的距离

00:05:51.996 --> 00:05:53.062
由于空间拉伸 不会完全是线性的 至少我感觉不会是这样

00:05:53.062 --> 00:05:54.536
由于空间拉伸 不会完全是线性的 至少我感觉不会是这样

00:05:54.536 --> 00:05:56.902
这里我就不下定论了

00:05:56.902 --> 00:05:58.354
不过光走过的这个距离也许是2千万光年

00:05:58.354 --> 00:06:00.252
因为每次光移动一些距离

00:06:00.252 --> 00:06:02.585
它所走过的空间也在拉伸

00:06:02.585 --> 00:06:04.656
虽然它走了1千万年

00:06:04.656 --> 00:06:06.435
但它穿过的空间已经不止1千万光年了

00:06:06.435 --> 00:06:08.010
这段距离拉伸到2千万光年

00:06:08.010 --> 00:06:10.056
而还没有来得及穿过的这段距离不再是2千万光年

00:06:10.056 --> 00:06:13.069
而是8千万光年

00:06:14.623 --> 00:06:17.274
这个光子肯定很沮丧

00:06:17.905 --> 00:06:20.645
不过它可以乐观地想

00:06:20.645 --> 00:06:25.800
"哇 我比光速还快 1千万年走了2千万光年距离"

00:06:25.800 --> 00:06:27.938
"哇 我比光速还快 1千万年走了2千万光年距离"

00:06:27.938 --> 00:06:30.118
实际上不是这样 这只是因为空间自身在拉伸

00:06:30.118 --> 00:06:32.538
光子仍然是以光速在前进

00:06:32.538 --> 00:06:35.498
但它在这1千万年间通过的距离

00:06:35.498 --> 00:06:37.967
大于1千万光年 这里实际上是2千万光年

00:06:37.967 --> 00:06:40.654
这种宇宙尺度下 不能用速度乘以时间得到距离

00:06:41.054 --> 00:06:43.071
任意两空间位置之间本身存在远离的时候 这样做是不行的

00:06:43.071 --> 00:06:45.000
这里你们应该理解了 此时这个光子会想

00:06:45.015 --> 00:06:47.132
"还剩下是8千万光年 再过4千万光年 也许我能到那里"

00:06:47.132 --> 00:06:49.470
再过4千万年 它可能会到这里

00:06:49.470 --> 00:06:53.419
再过4千万年 它可能会到这里

00:06:53.696 --> 00:06:56.839
但实际上 4千万年后

00:06:56.839 --> 00:07:00.104
宇宙膨胀到更大 我甚至无法画出整个"泡泡"

00:07:00.104 --> 00:07:02.550
光子发出的位置假设在这里

00:07:02.550 --> 00:07:06.875
而我们当前的位置在这里

00:07:07.644 --> 00:07:09.363
走过1千万年时光的位置是这里

00:07:09.363 --> 00:07:12.062
而又过了4千万年后 光可能在这里

00:07:12.062 --> 00:07:15.460
此时考虑这两点之间的距离

00:07:15.460 --> 00:07:18.774
开始时这个距离是1千万光年 之后这变成2千万光年

00:07:18.774 --> 00:07:21.425
现在可能到了10亿光年

00:07:21.425 --> 00:07:23.839
也许这个距离… 我只是随意编造的一些数字

00:07:23.839 --> 00:07:25.604
也许对于此时来说太大了点

00:07:25.604 --> 00:07:27.479
也许这现在是1亿光年

00:07:27.479 --> 00:07:28.887
而现在 这个距离或许是5亿光年

00:07:28.887 --> 00:07:30.454
也许两点之间的总距离现在是10亿光年

00:07:30.454 --> 00:07:32.604
光子又会郁闷掉了

00:07:32.604 --> 00:07:35.600
往回看倒是挺乐观

00:07:35.600 --> 00:07:37.210
它想 "哇 只过了5千万年 我走了6亿光年的距离"

00:07:37.210 --> 00:07:38.915
但看了前面它就会很沮丧

00:07:38.915 --> 00:07:39.877
它本来认为只剩下几千万光年 结果却越拉越长

00:07:39.877 --> 00:07:42.704
因为空间本身在拉伸 回到现实的情况中来

00:07:42.704 --> 00:07:44.129
这个到达我们这里的光子 经过了134亿年时间

00:07:44.129 --> 00:07:45.462
它现在到达我们 让我快进134亿年

00:07:45.462 --> 00:07:47.720
从此刻到我们现在

00:07:47.720 --> 00:07:51.853
这里我画一下整个可观测宇宙

00:07:51.853 --> 00:07:56.467
这是发射光子的位置

00:07:56.467 --> 00:08:01.946
我们在这里

00:08:01.946 --> 00:08:03.773
这里我画的是可观测宇宙

00:08:03.773 --> 00:08:06.333
我们应该处于正中心 因为是我们在观测

00:08:06.333 --> 00:08:09.215
如果没有特殊状况 观测到的四周的距离应该都相等

00:08:10.399 --> 00:08:15.476
所以我们应该在中央

00:08:15.476 --> 00:08:17.878
这是整个可观测宇宙 光子从这里发射

00:08:17.878 --> 00:08:21.080
这是134亿年前 大爆炸之后30万年后

00:08:21.080 --> 00:08:22.952
现在光子才到达我们这里

00:08:22.952 --> 00:08:25.197
光子确实行进了137亿年

00:08:25.197 --> 00:08:28.169
但问题在于 由于空间膨胀 这个发光天体一直在远离我们

00:08:28.169 --> 00:08:29.237
根据现在的最好估计 这个距离现在是460亿光年

00:08:29.237 --> 00:08:31.420
我强调一下 这个天体现在离我们有460亿光年远

00:08:31.420 --> 00:08:33.867
我们看到它的光

00:08:33.867 --> 00:08:39.000
由于光走了137亿年才到达我们

00:08:39.000 --> 00:08:42.707
看起来发光体离我们的距离应该是134亿光年

00:08:42.707 --> 00:08:44.098
最后一位我一直在变… 应该是134亿吧

00:08:44.098 --> 00:08:46.652
但实际上 如果用如今丈量光年的尺子量

00:08:46.652 --> 00:08:49.903
这个被拉伸到的距离实际上是460亿光年

00:08:49.903 --> 00:08:52.503
那么空间这一点看起来是怎样的呢 提前考虑一下

00:08:52.503 --> 00:08:55.243
微波背景辐射方面我要讲到的问题

00:08:55.243 --> 00:08:56.636
这个实际是460亿光年远

00:08:56.636 --> 00:08:58.333
但光子只花了137亿年就到了我们这里

00:08:58.333 --> 00:09:01.652
这里会是什么样子

00:09:01.652 --> 00:09:02.999
这个样子是基于我们现在看到的光子

00:09:02.999 --> 00:09:05.000
这些光子是134亿年前离开的 由原始的白热氢等离子体结构发射

00:09:05.000 --> 00:09:05.800
这些光子是134亿年前离开的 由原始的白热氢等离子体结构发射

00:09:05.800 --> 00:09:08.067
因此我们现在将看到白热的等离子体

00:09:08.067 --> 00:09:13.308
因此我们现在将看到白热的等离子体

00:09:13.308 --> 00:09:18.000
连稳定原子都没有 更别谈恒星和星系

00:09:18.000 --> 00:09:21.800
我们将看到白热等离子体

00:09:21.800 --> 00:09:27.194
而这些位置现在离我们有460亿光年远

00:09:27.194 --> 00:09:30.000
现在这些位置可能已经形成稳定原子 恒星 行星和星系了

00:09:30.000 --> 00:09:31.652
如果那里存在外星文明 他们在另一端观测我们这里发射出的光子

00:09:31.652 --> 00:09:33.933
如果那里存在外星文明 他们在另一端观测我们这里发射出的光子

00:09:33.933 --> 00:09:36.067
他们将看不到我们 他们看到的是134亿年前的状态

00:09:36.067 --> 00:09:38.339
他们会看到原始的白热等离子体状态

00:09:38.339 --> 00:09:40.986
后面我还会更详细讲到这些 想想

00:09:43.940 --> 00:09:46.931
任何经过这段时间过来的光子

00:09:46.931 --> 00:09:49.021
从任何方向 经过134亿年到达我们这里

00:09:49.021 --> 00:09:52.179
我们看到的都是这些光子发射时的原始状态

00:09:52.179 --> 00:09:53.898
我们看到的都是这些光子发射时的原始状态

00:09:53.898 --> 00:09:56.003
当时宇宙处在白热等离子态 物质没有分化

00:09:56.003 --> 00:09:58.867
但愿以上内容

00:09:58.867 --> 00:10:00.677
能让你们对宇宙微波背景辐射来自何方有一定理解