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Radius of Observable Universe

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    目前 关于大爆炸发生时间的最好估计…
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    重申一次 我不大喜欢这个提法
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    感觉是某种爆炸 其实是空间膨胀
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    空间从一个奇点膨胀开来
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    关于其发生时间的最好估计是137亿年以前
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    关于其发生时间的最好估计是137亿年以前
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    讲到钱 我们对上百亿有一定的概念
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    但这对于时间而言 有些难以想象
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    看起来易于驾驭 实际并非如此
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    在未来的视频中我将讲到时间尺度
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    到时候你们就能意识到这有多长时间
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    意识到137亿年是人类难以想象的
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    我要强调的是 这个数字是目前最好的估计
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    我要强调的是 这个数字是目前最好的估计
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    据我所知 大爆炸发生时间的估计值是一直在变动的
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    据我所知 大爆炸发生时间的估计值是一直在变动的
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    我想 未来这个值可能会更精确 也可能会有所变动
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    不过这是目前最好的估计值
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    我希望考虑的是 从这如何推导得到可观测宇宙的大小
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    如果所有膨胀发生在137亿年前
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    我们的三维宇宙在当时只不过是一个点
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    行驶了最久的光子 现在到达我们这里
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    假设这是我的眼睛
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    这是睫毛 有些光子行驶了很久
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    直到现在才到达我的眼睛 或者到达望远镜
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    这些行驶了最久的光子行驶了137亿年
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    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
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    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
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    光从这些遥远天体过来 到达我们这里
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    我们在中间这里 最外围是遥远天体
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    这些遥远天体的光现在才到我们这里
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    这些光花了137亿年才到我们这里
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    这里我有些踌躇
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    因为我们讨论的是
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    很大的时间尺度
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    而且空间本身还在膨胀
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    所以你不能说这个天体离我们137亿光年远 "不能"我强调下
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    所以你不能说这个天体离我们137亿光年远 "不能"我强调下
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    在小时间尺度上
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    或者小距离上 你可以近似这么说
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    宇宙膨胀还不会造成太大差别
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    我讲清楚一些 我讲的是这里的天体
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    我们可以讨论时空中的坐标
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    我们可以讨论时空中的坐标
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    我们可以讨论时空中的坐标
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    其坐标同我们的坐标之间不是137亿光年远
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    原因有几个 首先
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    这束光是137亿年前发射的
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    光发射时 我们离这个坐标更近
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    我们所处位置的坐标同那一点在宇宙中更近
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    我们所处位置的坐标同那一点在宇宙中更近
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    另外我们还需要考虑 我画一下吧
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    考虑奇点开始膨胀后30万年的情况
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    这是宇宙历史中的第30万年
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    宇宙还只经过了30万年的岁月
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    这时事物之间还没有有效区分开来
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    讲宇宙微波背景辐射时我还会讲到这个
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    这时的宇宙基本上都是均匀的白热氢等离子态
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    以后我还会讲到 这会发射出微波辐射
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    现在假设这里有早期宇宙中的两点
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    早期宇宙中 假设有这一点
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    然后是我们现在所处的位置
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    我不把它放在中心
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    方便形象化考虑
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    假设这是宇宙的早期
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    假设我们有一把尺子可以度量出
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    这个距离是3千万光年
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    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
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    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
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    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
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    光子以光速行进 因为这是光
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    光子心想 "我只需要行驶3千万光年"
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    "这不算太糟 我到那里只需要3千万年"
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    这里我进行离散考虑
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    实际数学问题比这要复杂
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    我这里只想让你们大致了解一下
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    假设光子心想
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    "大约1千万年以后 我可以到达这里"
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    "我将行进1/3的距离"
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    但这1千万年时间内会发生什么
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    这期间宇宙会膨胀
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    宇宙可能会膨胀很多
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    我画一下膨胀的情况
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    1千万年后的宇宙可能是这样
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    可能会更大 我这样画吧
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    1千万年后 宇宙膨胀了很多
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    这是1千万年后的宇宙
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    就宇宙时间尺度而言 这可能仍然是宇宙的婴儿期
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    因为现在宇宙有137亿岁
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    这里过了1千万年 宇宙膨胀了一些
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    我们所在的这个位置现在膨胀到这里
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    而最初发射光子的位置现在到了这里 光子心想
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    而最初发射光子的位置现在到了这里 光子心想
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    "1千万年后 我会到这里"
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    我这里只是近似用离散方式考虑 给你们一些大致理解
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    我这里只是近似用离散方式考虑 给你们一些大致理解
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    光子在1千万年后的位置大致是这里
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    这里 因为整个宇宙膨胀了
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    所有位置都相互远离了 这里是什么情况呢
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    宇宙膨胀了 这个距离原来是3千万光年
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    现在… 我这里假设一些非常粗略的数字 方便你们理解原理
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    现在… 我这里假设一些非常粗略的数字 方便你们理解原理
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    这里的距离不再是3千万光年 或许是1亿光年
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    假设这里现在是1亿光年
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    宇宙膨胀 空间越拉越开
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    你可以把这看成是气球表面 越胀越开
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    这里光走了1千万年 但实际距离远大于1千万光年
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    这里光走了1千万年 但实际距离远大于1千万光年
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    这里走过的距离可能在3千万光年左右
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    这里我没有准确计算 只是给出大致思路
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    假设这里它行进了3千万光年
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    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
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    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
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    由于空间拉伸 不会完全是线性的 至少我感觉不会是这样
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    由于空间拉伸 不会完全是线性的 至少我感觉不会是这样
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    这里我就不下定论了
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    不过光走过的这个距离也许是2千万光年
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    因为每次光移动一些距离
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    它所走过的空间也在拉伸
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    虽然它走了1千万年
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    但它穿过的空间已经不止1千万光年了
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    这段距离拉伸到2千万光年
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    而还没有来得及穿过的这段距离不再是2千万光年
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    而是8千万光年
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    这个光子肯定很沮丧
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    不过它可以乐观地想
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    "哇 我比光速还快 1千万年走了2千万光年距离"
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    "哇 我比光速还快 1千万年走了2千万光年距离"
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    实际上不是这样 这只是因为空间自身在拉伸
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    光子仍然是以光速在前进
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    但它在这1千万年间通过的距离
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    大于1千万光年 这里实际上是2千万光年
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    这种宇宙尺度下 不能用速度乘以时间得到距离
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    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
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    这里你们应该理解了 此时这个光子会想
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    "还剩下是8千万光年 再过4千万光年 也许我能到那里"
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    再过4千万年 它可能会到这里
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    再过4千万年 它可能会到这里
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    但实际上 4千万年后
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    宇宙膨胀到更大 我甚至无法画出整个"泡泡"
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    光子发出的位置假设在这里
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    而我们当前的位置在这里
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    走过1千万年时光的位置是这里
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    而又过了4千万年后 光可能在这里
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    此时考虑这两点之间的距离
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    开始时这个距离是1千万光年 之后这变成2千万光年
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    现在可能到了10亿光年
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    也许这个距离… 我只是随意编造的一些数字
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    也许对于此时来说太大了点
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    也许这现在是1亿光年
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    而现在 这个距离或许是5亿光年
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    也许两点之间的总距离现在是10亿光年
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    光子又会郁闷掉了
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    往回看倒是挺乐观
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    它想 "哇 只过了5千万年 我走了6亿光年的距离"
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    但看了前面它就会很沮丧
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    它本来认为只剩下几千万光年 结果却越拉越长
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    因为空间本身在拉伸 回到现实的情况中来
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    这个到达我们这里的光子 经过了134亿年时间
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    它现在到达我们 让我快进134亿年
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    从此刻到我们现在
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    这里我画一下整个可观测宇宙
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    这是发射光子的位置
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    我们在这里
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    这里我画的是可观测宇宙
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    我们应该处于正中心 因为是我们在观测
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    如果没有特殊状况 观测到的四周的距离应该都相等
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    所以我们应该在中央
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    这是整个可观测宇宙 光子从这里发射
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    这是134亿年前 大爆炸之后30万年后
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    现在光子才到达我们这里
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    光子确实行进了137亿年
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    但问题在于 由于空间膨胀 这个发光天体一直在远离我们
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    根据现在的最好估计 这个距离现在是460亿光年
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    我强调一下 这个天体现在离我们有460亿光年远
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    我们看到它的光
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    由于光走了137亿年才到达我们
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    看起来发光体离我们的距离应该是134亿光年
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    最后一位我一直在变… 应该是134亿吧
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    但实际上 如果用如今丈量光年的尺子量
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    这个被拉伸到的距离实际上是460亿光年
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    那么空间这一点看起来是怎样的呢 提前考虑一下
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    微波背景辐射方面我要讲到的问题
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    这个实际是460亿光年远
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    但光子只花了137亿年就到了我们这里
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    这里会是什么样子
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    这个样子是基于我们现在看到的光子
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    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
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    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
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    因此我们现在将看到白热的等离子体
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    因此我们现在将看到白热的等离子体
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    连稳定原子都没有 更别谈恒星和星系
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    我们将看到白热等离子体
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    而这些位置现在离我们有460亿光年远
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    现在这些位置可能已经形成稳定原子 恒星 行星和星系了
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    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
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    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
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    他们将看不到我们 他们看到的是134亿年前的状态
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    他们会看到原始的白热等离子体状态
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    后面我还会更详细讲到这些 想想
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    任何经过这段时间过来的光子
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    从任何方向 经过134亿年到达我们这里
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    我们看到的都是这些光子发射时的原始状态
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    我们看到的都是这些光子发射时的原始状态
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    当时宇宙处在白热等离子态 物质没有分化
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    但愿以上内容
  • 9:59 - 10:01
    能让你们对宇宙微波背景辐射来自何方有一定理解
Title:
Radius of Observable Universe
Description:
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Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
16:39

Chinese, Simplified subtitles

Incomplete

Revisions

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