目前 关于大爆炸发生时间的最好估计…
重申一次 我不大喜欢这个提法
感觉是某种爆炸 其实是空间膨胀
空间从一个奇点膨胀开来
关于其发生时间的最好估计是137亿年以前
讲到钱 我们对上百亿有一定的概念
但这对于时间而言 有些难以想象
看起来易于驾驭 实际并非如此
在未来的视频中我将讲到时间尺度
到时候你们就能意识到这有多长时间
意识到137亿年是人类难以想象的
我要强调的是 这个数字是目前最好的估计
据我所知 大爆炸发生时间的估计值是一直在变动的
我想 未来这个值可能会更精确 也可能会有所变动
不过这是目前最好的估计值
我希望考虑的是 从这如何推导得到可观测宇宙的大小
如果所有膨胀发生在137亿年前
我们的三维宇宙在当时只不过是一个点
行驶了最久的光子 现在到达我们这里
假设这是我的眼睛
这是睫毛 有些光子行驶了很久
直到现在才到达我的眼睛 或者到达望远镜
这些行驶了最久的光子行驶了137亿年
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
光从这些遥远天体过来 到达我们这里
我们在中间这里 最外围是遥远天体
这些遥远天体的光现在才到我们这里
这些光花了137亿年才到我们这里
这里我有些踌躇
因为我们讨论的是
很大的时间尺度
而且空间本身还在膨胀
所以你不能说这个天体离我们137亿光年远 "不能"我强调下
在小时间尺度上
或者小距离上 你可以近似这么说
宇宙膨胀还不会造成太大差别
我讲清楚一些 我讲的是这里的天体
我们可以讨论时空中的坐标
其坐标同我们的坐标之间不是137亿光年远
原因有几个 首先
这束光是137亿年前发射的
光发射时 我们离这个坐标更近
我们所处位置的坐标同那一点在宇宙中更近
另外我们还需要考虑 我画一下吧
考虑奇点开始膨胀后30万年的情况
这是宇宙历史中的第30万年
宇宙还只经过了30万年的岁月
这时事物之间还没有有效区分开来
讲宇宙微波背景辐射时我还会讲到这个
这时的宇宙基本上都是均匀的白热氢等离子态
以后我还会讲到 这会发射出微波辐射
现在假设这里有早期宇宙中的两点
早期宇宙中 假设有这一点
然后是我们现在所处的位置
我不把它放在中心
方便形象化考虑
假设这是宇宙的早期
假设我们有一把尺子可以度量出
这个距离是3千万光年
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
光子以光速行进 因为这是光
光子心想 "我只需要行驶3千万光年"
"这不算太糟 我到那里只需要3千万年"
这里我进行离散考虑
实际数学问题比这要复杂
我这里只想让你们大致了解一下
假设光子心想
"大约1千万年以后 我可以到达这里"
"我将行进1/3的距离"
但这1千万年时间内会发生什么
这期间宇宙会膨胀
宇宙可能会膨胀很多
我画一下膨胀的情况
1千万年后的宇宙可能是这样
可能会更大 我这样画吧
1千万年后 宇宙膨胀了很多
这是1千万年后的宇宙
就宇宙时间尺度而言 这可能仍然是宇宙的婴儿期
因为现在宇宙有137亿岁
这里过了1千万年 宇宙膨胀了一些
我们所在的这个位置现在膨胀到这里
而最初发射光子的位置现在到了这里 光子心想
"1千万年后 我会到这里"
我这里只是近似用离散方式考虑 给你们一些大致理解
光子在1千万年后的位置大致是这里
这里 因为整个宇宙膨胀了
所有位置都相互远离了 这里是什么情况呢
宇宙膨胀了 这个距离原来是3千万光年
现在… 我这里假设一些非常粗略的数字 方便你们理解原理
这里的距离不再是3千万光年 或许是1亿光年
假设这里现在是1亿光年
宇宙膨胀 空间越拉越开
你可以把这看成是气球表面 越胀越开
这里光走了1千万年 但实际距离远大于1千万光年
这里走过的距离可能在3千万光年左右
这里我没有准确计算 只是给出大致思路
假设这里它行进了3千万光年
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
由于空间拉伸 不会完全是线性的 至少我感觉不会是这样
这里我就不下定论了
不过光走过的这个距离也许是2千万光年
因为每次光移动一些距离
它所走过的空间也在拉伸
虽然它走了1千万年
但它穿过的空间已经不止1千万光年了
这段距离拉伸到2千万光年
而还没有来得及穿过的这段距离不再是2千万光年
而是8千万光年
这个光子肯定很沮丧
不过它可以乐观地想
"哇 我比光速还快 1千万年走了2千万光年距离"
实际上不是这样 这只是因为空间自身在拉伸
光子仍然是以光速在前进
但它在这1千万年间通过的距离
大于1千万光年 这里实际上是2千万光年
这种宇宙尺度下 不能用速度乘以时间得到距离
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
这里你们应该理解了 此时这个光子会想
"还剩下是8千万光年 再过4千万光年 也许我能到那里"
再过4千万年 它可能会到这里
但实际上 4千万年后
宇宙膨胀到更大 我甚至无法画出整个"泡泡"
光子发出的位置假设在这里
而我们当前的位置在这里
走过1千万年时光的位置是这里
而又过了4千万年后 光可能在这里
此时考虑这两点之间的距离
开始时这个距离是1千万光年 之后这变成2千万光年
现在可能到了10亿光年
也许这个距离… 我只是随意编造的一些数字
也许对于此时来说太大了点
也许这现在是1亿光年
而现在 这个距离或许是5亿光年
也许两点之间的总距离现在是10亿光年
光子又会郁闷掉了
往回看倒是挺乐观
它想 "哇 只过了5千万年 我走了6亿光年的距离"
但看了前面它就会很沮丧
它本来认为只剩下几千万光年 结果却越拉越长
因为空间本身在拉伸 回到现实的情况中来
这个到达我们这里的光子 经过了134亿年时间
它现在到达我们 让我快进134亿年
从此刻到我们现在
这里我画一下整个可观测宇宙
这是发射光子的位置
我们在这里
这里我画的是可观测宇宙
我们应该处于正中心 因为是我们在观测
如果没有特殊状况 观测到的四周的距离应该都相等
所以我们应该在中央
这是整个可观测宇宙 光子从这里发射
这是134亿年前 大爆炸之后30万年后
现在光子才到达我们这里
光子确实行进了137亿年
但问题在于 由于空间膨胀 这个发光天体一直在远离我们
根据现在的最好估计 这个距离现在是460亿光年
我强调一下 这个天体现在离我们有460亿光年远
我们看到它的光
由于光走了137亿年才到达我们
看起来发光体离我们的距离应该是134亿光年
最后一位我一直在变… 应该是134亿吧
但实际上 如果用如今丈量光年的尺子量
这个被拉伸到的距离实际上是460亿光年
那么空间这一点看起来是怎样的呢 提前考虑一下
微波背景辐射方面我要讲到的问题
这个实际是460亿光年远
但光子只花了137亿年就到了我们这里
这里会是什么样子
这个样子是基于我们现在看到的光子
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
因此我们现在将看到白热的等离子体
连稳定原子都没有 更别谈恒星和星系
我们将看到白热等离子体
而这些位置现在离我们有460亿光年远
现在这些位置可能已经形成稳定原子 恒星 行星和星系了
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
他们将看不到我们 他们看到的是134亿年前的状态
他们会看到原始的白热等离子体状态
后面我还会更详细讲到这些 想想
任何经过这段时间过来的光子
从任何方向 经过134亿年到达我们这里
我们看到的都是这些光子发射时的原始状态
当时宇宙处在白热等离子态 物质没有分化
但愿以上内容
能让你们对宇宙微波背景辐射来自何方有一定理解