摘要:如果哈勃常数今后保持当前值或变得更大、“影响”不能以超越真空光速的速度传播,那么来自一定距离之外的“影响”无法传播到我们身边。如果考虑暗能量发生重大的改变,那么“可观测宇宙”的范围可能剧烈改变。
如果哈勃常数今后保持当前值或变得更大、“影响”不能以超越真空光速的速度传播,那么来自一定距离之外的“影响”无法传播到我们身边。如果考虑暗能量发生重大的改变,那么“可观测宇宙”的范围可能剧烈改变。
提问者的“设想”像是在考虑静态时空里的某种限制,这限制被提问者理解为只和距离有关,题设的同一直线上的 A、B、“我”之间的距离似乎被提问者当成固定不变的。这和“可观测宇宙”涉及的科学模型不同。
在哈勃常数约 70 千米每秒每百万秒差距的条件下,时空中长约 300 亿光年的假想线段在一秒间会伸长约 2.2 光秒。从题设的 A 发出的光无法沿着这样的线段抵达题设的 B,从题设的 B 发出的光无法沿着这样的线段抵达题设的“我”。
当前约 465 亿光年的可观测宇宙半径是考虑了宇宙膨胀的共动距离,它对应的光行距离要短得多。
提问者可以缩短题设的距离,例如将 A 到 B 的共动距离减少到 100 亿光年,将 B 到“我”的共动距离也减少到 100 亿光年。但是,在哈勃常数约 70 千米每秒每百万秒差距的条件下,这些距离会随着时间流逝而延长,1 秒后变为约 100 亿光年加 0.72 光秒,再过 1 秒变长的幅度比 0.72 光秒更大了一点,以下越来越快——结果是,从 A 发出的光大概会花费在 B 点看来超过 150 亿年的时间来抵达 B,此时 B 到“我”的距离已经超过了 200 亿光年,结果来自 B 的光还是无法抵达题设的“我”。
继续削减距离,你会发现最终得到的、允许光从 A 传播到“我”的共动距离跌到约 160 亿光年到 180 亿光年——宇宙事件视界,其数值取决于模型使用的参数,70 千米每秒每百万秒差距的哈勃常数一般会给出约 159 亿光年的估计)。此时,B 的“中继”是无必要的。其他回答者可能会告诉你,共动距离是可加的,光沿的是同一条零测地线。
在更早的宇宙里发出的光可以抵达的共动距离会更远。从当前地球出发的光不会抵达当前到地球的共动距离超过宇宙事件视界的天体。在下面的示意图里,黄色球面表示当前对地球来说的可观测宇宙,洋红色球面表示当前对地球来说的可抵达宇宙:
在当前历史阶段,估计每年约有 1600 亿颗恒星离开对地球来说的可抵达宇宙。随着时间流逝,本星系群之外的本超星系团的成员将陆续离开对地球来说的可抵达宇宙。距今约 1000 亿年后,估计本超星系团中 只有本星系群 会留在对地球来说的可抵达宇宙里。
现存的绝大部分科幻小说没有考虑上述情况——当然,他们大多也用不上这些。毕竟,在需要用到本星系群的时候,科幻小说普遍设定了容易做到的超光速航行。如果你相信超光速航行是可能的,那么对你来说就没有什么特定的“可观测宇宙”限制。
来源:晚晚的星河日记一点号