宇宙學:膨脹的宇宙
宇宙視界
站在大洋中央的一艘船上,你只能看到一定的距離——地平線,那條曲面把更遠處一切藏起來的界線。宇宙也有一道視界,但緣由不同:光以有限的速度行進,而宇宙只存在了有限的時間,所以來自某一距離之外的光,根本還來不及抵達我們。宇宙視界就是那道邊界——我們有可能觀測到的那部分宇宙的邊緣。
天真地想,你或許會猜視界在138億光年之外,因為光已經行進了那麼久。但有個轉折:當那束古老的光在途中時,空間本身一直在膨脹,把發光的源區帶到遠得多的地方。所以我們能看到的最遙遠的物質——發出宇宙微波背景的那些物質——如今離我們約460億光年,使可觀測宇宙橫跨約930億光年。這道視界不是一堵實牆,也不是宇宙的邊緣;它只是我們視野的極限,而宇宙幾乎肯定在它之外遠遠延續,也許無限延續。每一個觀測者,無論身在何處,都有以自己為中心的、屬於自己的視界。
宇宙視界之所以重要,是因為它框定了宇宙學所能直接知曉的範圍。哪怕原則上,我們也看不到它之外的任何東西,這引出了深刻的謎題——比如,天空兩側從未接觸過的遙遠區域,為何竟有相同的溫度(促成暴脹的視界問題)。一個微妙而重要之點:由於暗能量驅動的加速膨脹,某一距離之外的星系退行得如此之快,以致它們未來的光永遠到不了我們——所以從能向我們展示的新事物而言,可觀測宇宙某種意義上在緩慢縮小,縱然我們已看到的星系正變得更紅、更暗。
宇宙微波背景的光在138億年前啟程,可發出它的物質如今卻在約460億光年之外,因為光在途中時空間被拉伸了。那460億光年的半徑,就是我們可觀測範圍的邊緣。
視界是我們視野的極限,並非宇宙本身的邊緣。
宇宙視界不是宇宙的邊緣,也不是一道實體屏障——它只是光有時間抵達我們的最遠處。宇宙幾乎肯定在它之外遠遠延伸,而每個觀測者都有自己的視界。
又稱
另見