摘要:要解开这个谜题,首先得区分两个关键概念:138 亿年是宇宙的 “时间年龄”,指从大爆炸到现在的时长;930 亿光年是可观测宇宙的 “空间直径”,指我们能接收到光信号的最远边界。二者看似矛盾,核心原因是 “光在传播时,承载它的时空一直在变大”。
“光 1 年跑 1 光年,宇宙才 138 亿岁,可观测范围怎么会有 930 亿光年?”
这是很多人接触宇宙学时的 “认知卡点”。其实答案并不复杂 ——宇宙不只是 “装物质的容器”,更是持续膨胀的 “时空本身”,而时空膨胀的速度,不受光速限制。
要解开这个谜题,首先得区分两个关键概念:138 亿年是宇宙的 “时间年龄”,指从大爆炸到现在的时长;930 亿光年是可观测宇宙的 “空间直径”,指我们能接收到光信号的最远边界。二者看似矛盾,核心原因是 “光在传播时,承载它的时空一直在变大”。
我们常说 “光速是宇宙极限速度”,但这个规则有个重要前提 —— 仅适用于 “宇宙内的物质运动”。比如行星绕恒星转动、光子在时空里穿梭,速度都不能超过光速。可时空本身的膨胀,是 “框架的拉伸”,和物质运动完全是两回事。就像面团里的芝麻,芝麻自己的运动速度有限,但面团发酵膨胀时,芝麻之间的距离会因面团拉伸快速增加,这个 “远离速度” 能远超芝麻自身的移动速度。
宇宙诞生后不久,还经历过一场 “暴胀阶段”:在短短 10⁻³³ 秒(比眨眼快万亿亿倍)内,宇宙尺度暴涨了 10³⁰倍,原本相邻的区域瞬间被推到数十亿光年外。
暴胀结束后,宇宙仍在缓慢膨胀,如今根据哈勃常数测算,每 326 万光年的距离,星系间的远离速度就约增加 70 公里 / 秒。
举个具体例子:130 亿年前,一颗遥远星系发出一束光向地球飞来。这束光确实以光速前进,但在它飞行的 130 亿年里,星系和地球之间的时空一直在膨胀 —— 就像人在不断拉长的跑道上跑步,人跑的速度(光速)不变,可跑道拉长的距离(时空膨胀)会不断叠加。当这束光终于抵达地球时,原本离我们不算远的星系,已被膨胀的时空推到了约 465 亿光年外(这是可观测宇宙的半径),直径自然就成了 930 亿光年。
还要注意:“可观测宇宙” 不等于 “整个宇宙”。930 亿光年是我们的 “观测极限”—— 超过这个范围,星系发出的光要么还没飞到地球,要么因时空膨胀速度超过光速,这些光永远也到不了。而整个宇宙的实际大小,可能比可观测宇宙大很多倍,甚至是无限的,只是目前无法探测。
简言之,138 亿年是宇宙的 “时间标尺”,930 亿光年是时空膨胀后的 “空间结果”。这个看似矛盾的现象,恰恰印证了宇宙膨胀的事实,也让我们明白:理解宇宙不能用日常生活中的 “绝对时空观”,跳出直觉,才能看清时空的真实模样。
来源:宇宙探索
