宇宙是有限大的,它的大小究竟是多少?
根据估算,宇宙的大小是直径920亿~940亿光年。这个结论是建立在宇宙大爆炸理论是正确的基础上的。从宇宙大爆炸开始,宇宙就在膨胀,如果我们能测算出宇宙膨胀的速度,再把这个膨胀速度乘以宇宙膨胀的时间,速度乘以时间等于路程,这个路程就应该是宇宙半径的大小了。
宇宙膨胀的速度是多少?哈勃通过天文观测总结出了哈勃定律:宇宙当中任何一个点,远离我们的速度正比于它与我们的距离,这样就能估算出宇宙膨胀的速度了。下一个问题是,宇宙膨胀了多长时间呢?这个时间其实应当是宇宙的年龄。宇宙的年龄根据观测结果,估算出来大约是138亿年。
这个数字怎么来的?因为我们通过望远镜能够观测到的最远距离大约是138亿光年:我们能观察到的宇宙最深处的光可以传过来被我们看见。但光的传播是需要时间的,光速大约是每秒30万千米。我们能观测到的最远距离是138亿光年,就说明那个地方的光需要138亿年的时间才能传播过来被我们看见,再远的光还没有足够时间传播到地球上。也就是光最多只有138亿年的时间进行传播,这恰恰说明了宇宙存在了138亿年时间。当然还是要强调,这一切都是建立在宇宙大爆炸理论是正确的基础之上。
既然宇宙只膨胀了138亿年,为什么宇宙半径不是138亿光年呢?因为宇宙还在膨胀。距我们138亿光年的那个点所发出的光,是138亿年前发出的,也就是它138亿年前就在那个位置,但是发出那个光的点要经历宇宙的膨胀。也就是在它发出光以后的时间里,宇宙又继续膨胀了。因此,宇宙的大小一定比半径138亿光年大。根据哈勃定律的估算,宇宙的大小应当是半径460亿~470亿光年。因此,宇宙的直径应当在920亿~940亿光年之间。
但这个数字未必是准确的,因为我们假定了哈勃定律的正确性,而哈勃定律未必是一个放在全宇宙都准确的定律,它是通过观测的经验数据总结出来的,所以宇宙的直径是900多亿光年只是一种可能性。宇宙真正有多大,我们并不能完全确定。