基礎與宇宙距離階梯

可觀測宇宙

站在大洋中央的一條船上,你只能看到地平線那麼遠——不是因為海到那裡就到頭了,而是因為地球的彎曲擋住了再遠處的東西。可觀測宇宙就是這條地平線的宇宙版:以我們為中心的一個空間球面,自宇宙誕生以來,其中的光有足夠時間抵達我們。在它之外幾乎肯定還有更多宇宙,但那裡的光尚未到達,所以我們根本看不見。

宇宙年齡約138億年,所以乍一想,你也許會猜我們在每個方向能看到138億光年。其實半徑約為460億光年,因為在光趕路的同時空間本身一直在膨脹——最遙遠的天體已被帶到比單純光行距離所暗示的更遠處。這給出一個直徑約930億光年的球,內含約兩萬億個星系。這是環繞每一位觀察者的地平線:一個遙遠星系裡的生命,有它自己的可觀測宇宙,與我們的重疊卻不相同。

「可觀測」這個詞在這裡擔著關鍵而誠實的活兒。可觀測宇宙並不是整個宇宙——它是與我們有因果聯繫的那部分,是其光能夠到達我們的那部分。整個宇宙也許大得多,甚至可能是無限的;對於地平線之外的東西,我們無從測量。把兩者混為一談是常見的錯誤:當人們說「宇宙有930億光年寬」時,他們實際上指的是可觀測的那部分,也就是天體物理學唯一能直接研究的部分。

宇宙微波背景——早期宇宙的微弱餘暉——幾乎正來自我們可觀測宇宙的邊緣。它是我們能探測到的最古老、最遙遠的光,標出了我們所能看見之物的實際極限。

可觀測宇宙的邊緣,既是空間上的地平線,也是時間上的地平線。

半徑約460億光年、大於138億年的年齡,並不違反光速極限:沒有任何東西在空間中跑得比光快。是空間本身膨脹了,把遙遠的天體彼此帶開。

又稱
visible universethe cosmic horizon volume可见宇宙可見宇宙