
图注:宇宙经历了一次大后,物质、能量和辐射遍布各处,呈现出一个迅速膨胀的状态。随着时间的推移,宇宙形成了元素、原子等基本粒子,进而形成了团块和团簇,最终诞生了恒星和星系。而如今,整个宇宙仍在不断膨胀并冷却中。
在宇宙中的常量中,我们实验确定了真空中的光速c,这是一个恒定的速度,无论光在哪里、何时传播,或是朝哪个方向传播,其速度都是每秒299792458米,每年传播约9万亿公里的距离。即使宇宙已经存在了138亿年,但我们能够观测到的最远距离却超过了138亿光年三倍多,达到了约461亿光年。
图注:我们通常将空间视为一个三维网格,但实际上,时空是一个动态的结构,因为物质和能量的存在而弯曲。距离并非固定不变,而是随着宇宙的膨胀或收缩而演化。我们所看到的最遥远的物体并不都是固定的距离。它们存在于宇宙这个广阔的背景之中,自由移动于空间内,与宇宙中各种大型物质与能量结构有着相互影响与改变的运动轨迹。如星系之间因引力作用而相互吸引与移动加速而形成星系团。这使得我们观测到的宇宙物体间的作用变得极其复杂多变。
想象一下最遥远的物体距离我们约138亿光年远的情况。然而现实是残酷的,这只是一个假设场景:距离保持不变不变的空间结构不会随时间扩张或收缩;光在穿越宇宙时不受任何因素的影响。这三个假设都是错误的。实际上光的传播会受到宇宙中各种物质和能量的影响而产生红移或蓝移的现象。这是因为光在空间中传播时,会受到宇宙中各种大型物质和能量的影响而改变方向或速度。这些力的作用会变得极其复杂多变从星系中踢出恒星和气体产生超高速物体和各种加速度的现象时有发生我们所感知到的光会根据我们与观察对象的相对速度而红移或蓝移光的传播时间不一定与任何两个对象之间的实际当前距离相同即使一个物体离我们很远我们也可能永远无法看到因为它发出的光还没有到达我们的视线。实际上我们无法看到的最远距离限制在于光穿越宇宙所需的时间与宇宙的膨胀速率之间的竞争关系我们能看到的是那些发出光线并成功到达我们的遥远物体这些物体发出的光线穿越了宇宙膨胀的空间累积效应最终到达我们的视线这个过程涉及到了宇宙膨胀的累积效应在光和它所经过的每一空间的综合影响下不断地推动着光线前进传播使得我们可以接收到并看到远在我们想象范围之外的光线我们无法具体定位能看到的绝对极限的距离但我们确实可以看到宇宙中最遥远的地方正在发生的变化因为我们通过接收到的光线能够计算出光线传播的路径和距离并且我们有机会深入了解它们以及我们对宇宙中观测到的大量复杂事件的探究过程是走向深入理解整个宇宙的构造演化等等必不可少的途径这是探究宇宙的深远和广袤为我们提供了重要的机会和空间对我们所观察到的宇宙的任何现象的理解都需要基于我们对整个宇宙的理解这将使我们能够更好地理解宇宙的发展进程并对未来做出更准确的预测从探索宇宙的边缘到揭开暗物质的秘密我们的脚步永远不会停止我们不断地尝试揭开宇宙的神秘面纱希望有一天我们能够真正掌握宇宙的奥秘。
