宇宙学 · 恒星与黑洞 · 太阳系
17路(17LUBBS) · 看见更远的宇宙

宇宙只有 138 亿岁,为什么可观测半径是 465 亿光年?

判定:不成立

一句话:不矛盾,两个数字量的是不同的东西。138 亿年是光从最远处走到我们这里花掉的时间;465 亿光年是那些光发出时所在的位置「现在」离我们多远。差额全部来自空间在光飞行途中持续膨胀——光走了 138 亿年,但它走过的路本身被拉长了约 3.4 倍。

这个说法是怎么来的

两个数字经常被分开引用,一个来自年龄、一个来自距离,放在一起就像「开了 138 亿年却跑了 465 亿公里」,直觉上必然有一个错了。

光行时、当时距离、共动距离

同一个天体有三个不同的距离。光发出时它离我们约 42 亿光年(当时距离);光走了 138 亿年(光行时);它「现在」离我们 465 亿光年(共动距离)。三者都对,只是回答的问题不同。用 Planck 2018 参数做数值积分,红移 1100 处的共动距离约 14.2 Gpc,合 46.3 Gly,与文献值一致。

3.4 倍不是简单乘法

红移 1100 意味着波长被拉长 1101 倍,但距离不能照这个倍数乘。距离要对整个膨胀历史做积分,而膨胀速率本身随暗能量与物质的比例变化。这也是为什么这类换算必须查表或用积分算,不能口算。

同一个天体的三个距离
距离类型数值含义
光行时约 138 亿年光从发出到抵达花了多久
当时距离约 42 亿光年光发出时,它离我们多远
共动距离约 465 亿光年它「现在」离我们多远

什么时候这个说法「有点道理」

465 亿光年不是「宇宙的大小」,只是「我们能看到的部分」的边缘。整个宇宙可能远大于此,也可能无限——现有数据只把曲率限制在接近零,没有判决。

依据

常见问题

这不是超光速了吗?

没有。局部光速不变,没有任何东西在空间中跑得比光快。增加的是两点之间的空间本身,退行速度是「路在变长」的速率,不是物体在路上的速度。

为什么偏偏是 465 亿,不是 400 或 500?

这个数由哈勃常数、物质密度、暗能量密度共同决定。用 Planck 2018 的参数算出来是 46.3 Gly,四舍五入到 465 亿光年。参数若变,这个数也会变。

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