2024年的新发现，宇宙比你想象的要大得多

tomcrools

我们来说一个非常宏大的主题，宇宙有多大？就在今年年初的时候，英国中央南开大学的天文学家洛佩兹发现了一个巨大的宇宙结构大环，这是一个有很多星系和星系团组成的，几乎完美的圆形星系群，它的直径大约是十三亿，光年，周长高达四十亿光年，是目前可观测宇宙内已知的最大结构之一，然是按照目前的宇宙形成论来说，这个大环大到我们的宇宙已经装不下它了。
我们现在的理论是啊在宇宙大爆炸之后，物质通过引力逐渐聚集，从较小的结构逐渐合并成了较大的结构，然后逐渐形成了星系和星系团。
但是这个过程是需要有足够的时间进行的宇宙形成。至今大约有一百三十八亿年的历史，宇宙里能形成的最大结构。
经过计算，理论值应该是十二亿光年，但是它的直径是十三亿光年，已经超过了宇宙形成的理论极象，按理说是不可能的，因为没有足够的时间来形成这么大的结构。
而且按照目前的宇宙学原理，宇宙啊应该是均匀一致的。就说不管我们站在宇宙的哪个地方观察看到的宇宙应该都是差不多的。
更准确来说，宇宙均不均匀，要取决于观测尺度。假如我们把宇宙看成是海洋，我们站在海边看海面的时候，海面应该是这种波涛汹涌的。
但是如果大家坐飞机的时候有注意过，就会发现在飞机上看到的海面其实是非常平滑和平静的宇宙学原理，就是这个意思。
而洛佩兹发现的这个大环就像是一个平滑的表面上出现了一个显眼的疙瘩，让本应该是均匀的宇宙变得不均匀了。

那这种大型结构到底是怎么形成的呢？难道是人类对于宇宙的测量出错了吗？
宇宙又是怎么演化成，我们现在看到的这个样子的呢？宇宙究竟有多大？
我想啊大家或多或少都想过这个问题。但是这个问题啊，我们自己很难想象出答案，而且想多了之后啊，人还会产生一种虚无感。
公元一世纪的时候，古希腊的天文学家托勒密提出了地心说的理论。他认为地球是宇宙的中心，他阳这个天体包括其他所有天体都是绕着地球转的，而地球本身在宇宙中的位置是不变的。
这个理论在当时得到了大家的认可。直到十六世纪初期，波兰的天文学家和数学家哥白尼提出了日心说，这才推翻了托勒密的地心说，哥白尼认为太阳才是宇宙的中心地球，只不过是太阳系中的一个普通行星。
但是他的这个说法在当时是不被认可的，经过了一个多世纪才慢慢的被世人所接受。
还有一直以来都有传言说哥白尼是因为反对地心说被烧死的。其实啊他是病死的，真正被烧死的是他的一个支持者，叫布鲁诺，他是一个意大利的地心，说，他坚持捍卫哥白尼的地心说，并且啊他他还提出了自己的主张。
他认为太阳也只是众多恒星之一。而且他还认为人类在宇宙中也不是唯一的。
但是他的这种主张在当时被认为是异端。所以在一六零零年的时候，他被判了火刑，在罗马被当众烧死。

人们。现在看来，哥白尼的观点虽然也不完全正确，但是他提出的理论给当时人类的宇宙观带来了很大的改变。
人们开始思考，我们身处的太阳系到底有多大呢？想要计算太阳系的大小，并不是件容易事儿。
从哥白尼提出日心说之后的将近一百年的时间里，人类对于太阳系大小的计算就没有太大进展，直到开普勒的出现。
开普勒虽然也不知道太阳系每颗行星之间的距离到底是多少。但是他在一五九五年的时候发现了太阳系每个行星之间的位置关系和比例。
他当时把地球跟太阳之间的距离叫做一个天文单位。所以只要想办法知道一个天文单位是多少，那不就能算出每一个星星之间的距离了吗？
就就能算出整个太阳系有多大了？一六七七年十一月七号，英国天文学家埃德蒙哈雷就是发现哈雷星星那个天天文学，他想到了一个办法，就是利用金星零日来测量地球到太阳之间的距离。
只要在金星零日的过程中，测量出金星通过表面的距离，就可以计算出金星到太阳的距离，也就能计算出地球到太阳的距离了。
办法是不错，但是我们之前也说过，金星凌日是一种非常罕见的天文现象，通常都是成组出现的相邻的一组金星。
凌日时间间隔是八年，但是组跟组之间的时间间隔超过一百年。哈雷预测下一对金星凌日是在一七六一年和一七六九年。
这么看的话，哈雷也明白了，自己基本上是活不到那个时候了，即使他能活到那个时候也已经一百多岁了，希怕很难再继续进行观测了。
所以他预测出了几十个可以观测到金星凌日的地点，希望后人可以把握住机会进行观测，这样也就能算出地球到太阳之间的距离了很快时间来到了一七六九年，有人可能会问啊，为什么不是一七六一年呢？
其实一七六一年的时候，也有很多天文学家进行观测。但是在金星零日当天，所有人的观测结果都不理想。
可以说一七六一年的这次进星零日，所有人最终都以失败告终了。所以在一七六九年的这次进星零日，也是这一代科学家最后一次观测机会了。
航海家库克船长锁定了一个最佳的观测点，就是塔西提岛。而且英国为了这次天文观测能够顺利特意下令海上的军舰不允许干扰库克的船队。
一七六九年六月四号，法克的团队分别在岛上的两个点和附近的莫雷阿岛观测了金星零日的整个过程。

在这次金星凌日的观测过程中，全世界的天文学家一共得到了一百五十四组有效的观测数据。
法国的数学家拉朗德对这些数据进行了归纳和计算，最终在一七七一年得到了计算，结果就是地球到太阳的平均距离是一点五三亿公里。
他算的这个结果跟我们现在知道的一点四九六亿公里很接近。所以从此之后，世界上就有了一个比较准确的天文单位。
人们根据这个天文单位推算出了太阳系各个行星到地球的距离。如果以海王星轨道作为太阳系边界的话，那么太阳系的直径大约是六十个天文单位，也就是九十亿公里太阳系的大小知道了，但是这已经满足不了人类的好奇心了。
人们又开始思考太阳系之外的银河系又有多大呢？一七八一年，威廉赫希尔开始观察银河系。
在他那个时代，人们觉得银河系就是整个宇宙。如果知道银河系的大小，那就是知道了整个宇宙的大小。
如果知道了我们在银河系中的位置，也就知道了我们在宇宙中的位置。但是用天文单位啊根本不足以来测量银河系的大小。
所以一八三八年的时候，德国天文学家弗雷德里西威廉贝塞尔使用了一个新的单位，就是光年一光年指的是光在一年的时间里走过的距离大概是六万三千二百四十个天文单位，也就是将近九点五万亿公里，而且威廉贝塞尔还测出天鹅座六亿，距离地球十点三光年这个十点三光年，除了表明他跟地球的距离其实也表明了我们看到的是他十年前的样子。
我们现在知道了，太阳系，只是银河系中非常小的一部分。银河系中光是恒星，就大约有两千亿颗，而太阳，只是这两千亿颗，恒星里，普通的不能再普通的一颗了。
而且就算是现在人类的科技，也就是勉强能到达太阳系边缘。所以威廉赫希尔到底是怎么测量出银河系的大小呢？

威廉赫希尔想到了一个办法，就是对恒星进行计数。他在六百多个不同的地点观测天空，并且啊他把他能看到的每一颗恒星都记录了下来。
就这样，他首次画出了银河系的形状。在这个图里，威廉赫希尔也画出了太阳的位置，就是靠近中心的这个黑点。
由此啊威廉赫希尔得出结论，太阳系位于银河系的中心，并且啊他测算出来的银河系的长度大约是六千光年。
后来，随着望远镜还有观测技术的发展，到了二十世纪初，天，文学家对银河系的测量更加精准了。
他们一致认为，银河系的长度应该不会超过三万光年。直到一九零八年的时候，当时哈佛大学的天文台有一个女性天文学家叫亨利艾塔勒维特，他发现了一种可以测量上万光年距离的方法就是利用造福变形造福变形的量度，会随着时间发生周期性变化。
只要知道了它的亮度，就能根据公式算出我们到它的距离，所以造福变形也叫量天尺。
一九一四年，美国的天文学家哈洛沙普利决定利用造福变形来测量银河系的大小。
他先是在银河系的各个角落，找了六十九个球状星团，每个星团里都包含了数万甚至数百万颗恒星。

经过了四年的观测，他终于测得了银河系的长度是三十万光年。
这跟二十世纪初的那些天文学家说的三万光年，可是差了十倍啊。除此之外，莎普利还发现太阳系啊并不在银河系的中心，而是在银河系的郊区。
所以他的这个结果跟前人的结论差距太大了，他当时啊也是受到了非常多人的质疑。
一九二零年四月二十六号，针对莎普利的这个结论，天文学界进行了一场世纪天文大辩论。
辩论的主题就是宇宙的大小。辩论双方都是当时比较有影响力的天文学家。
一个就是我们刚刚说的哈罗莎普利，另一个叫希伯柯蒂斯。所以这场辩论会在历史上也叫做莎普利柯蒂斯之争辩论会开始之后啊，莎普利一上来就说银河系啊就是整个宇宙他计算出来的银河系大小，就是整个宇宙的大小，像仙女星系这种螺旋星系只是银河系的一部分。
理由很简单，他觉得如果仙女星系不是银河系的一部分，那他到银河系的距离肯定在十的八次方光年左右，这个距离跨度在当时的天文学界，大家肯定是接受不了的。
而柯蒂斯认为，银河系代表不了整个宇宙。银河系也好，仙女星系也好，都只是宇宙里众多星系的一部分，就像是海上的一座座小岛一样。
除此之外啊，柯蒂斯还说，他在研究的过程中发现很多多云的内部啊都有一些特别明亮的天体。
他当时管管这种天体叫星星，他认为可能是星云部孕育育来来的新的星。
而而我们现在看来，他说的这个星星，其其实就是白眼星，我们在银星的那视频里介绍过，白矮星是恒星走向死亡过程中的一个阶段。
柯蒂斯觉得这些星星足够的量，但是跟银河系内部的恒星星战，他他个个量有明明显低了很多。
这不正是因为他们离得太远，所以看上去才暗一些嘛。两个人各有各的道理。
所以这场辩论会最后谁也没说服谁，直到四年后，一个人的出现才结束了。
这场论论个人就是艾德文哈博，我们经常听说的哈勃望远镜，就是用他的名字命名的哈博这个人啊可以说是个六边形战士，一银数学拳击法中什么都懂。
一九一七年，他放弃了成为职业拳击手的机会，选择参军第一次世界界战结束束啊，一九二零年，他加入了当时拥有世界上最好望远镜。
威威逊山天文台。一九九二四年，当时年仅三十五岁的哈勃开始在星云中寻找星星，他瞄准的也是仙女座。

这个仙女座在十九世纪中期被天文学家梅西耶列入到了星云表中排行第三十一位。
所以我们现在也管仙女座叫m三幺哈勃在仙女座发现了造福变形，就是我们刚刚说过的那找到造福变形，也就能测出地球到仙女座的距离了。
经过计算啊哈勃发现仙女座和地球之间的距离超过了上百万光年，这个距离太远了，他不可能属于银河系，而是银河系外的一个独立的星系。
哈勃把这个观测结果寄给了沙普利。沙普利。看到这封信的时候，觉得自己的宇宙观瞬间崩塌，但其实沙普利说的也不全是错的。
我们现在知道太阳系确实不在银河系的中心，但银河系也没有他说的那么大银河系的直径大约是十万到十八万的光年。
虽然造福变星可以帮助人类测量宇宙的尺度，但他还是有一定的曲度。
当时人类的望远镜最远也只能观测到几百万光年之外的天体，但是宇宙啊可远远不止几百万光年。
如果想要看的更远该怎么办呢？这个问题还是要哈勃来解决。一九二八年，哈勃参加了国际天文学联合会。
在会上，他听到了有关宇宙膨胀的理论。爱因斯坦推出广义相对论之后，有一些科学家就根据他的长方程计算出来，宇宙竟然一直在膨胀。
但是爱因斯坦本人并不这么认为，他认为宇宙应该是静态的，宇宙空间的大小是不变的。
为此呢爱因斯坦给自己的引力长方程中引入了一个宇宙常数，这个常数能让计算出来的宇宙保持静态哈勃并不相信爱因斯坦给出的这个宇宙常数，他决定啊还是自己动手来寻找答案。
要想知道宇宙是不是在一直膨胀，只要知道星系之间的距离是越来越近，还是越来越远就可以了。

但是用什么方法呢？就是多福勒效，也叫多普勒平移。这个现象指的是当一个波源，相对于观察者运动时，观察者接收到的波的频率或者波长发生改变的一种现象。
这种现象我们日常生活中经常能遇到，比如当一辆车按着喇叭向你开过来的时候，你听到的喇叭声会越来越大。
当车开远之后呢，你听到的声音就会变低。因为当车接近的时候，声波会被压缩，频率增高，声音就会变大。
哈勃远离的时候呢，声波会被拉长频率降低，声音就会变低，这是声波，那光波也是波也适用于多普勒效应。
在宇宙中，如果横行朝着地球运动光的谱线，就会向紫光的方向移动称为蓝移。
如果恒系远离地球，那光的谱线就会向红光的方向移动称为蓝移。
一九二九年，哈勃和他的助手赫马森测量了二十四个银河系外星系的距离。
他们发现啊这些星系确实是在朝着远离地球的方向移动，而且距离越远的星系移动的速度越快，比勃还发现现星系的红移速度和他到我们的距离成正比这下哈勃找到了宇宙膨胀的证据。
他将观测结果总结成了一个数学公式，其中v是星系的远离速度，但是星系跟地球之间的距离。
这个h零就是哈勃常数。当时哈勃计算的数值是五百二十六。
那么根据哈勃常数人们估算出了宇宙的年龄，大约是二十亿年，半径，大约是六十八亿光年。
但是这个计算结果很多人都觉得不可能并不是大小的问题，而是宇宙二十亿的年龄太小了。
人们当时测出地球的年龄是三十亿年，怎么宇宙的年龄比地球还小呢？
所以一时间大家都觉得肯定是哈勃常数有问题，但是还没等哈勃重新计算。第二次世界大战开始了哈勃又参军了。
在这期间，他的工作被另一位科学家取代了，就是沃尔特巴德巴德通过新的观测数据重新修订了哈勃常数，也重新计算了。
宇宙的大小，这次巴德计算出来的宇宙大小比哈勃之前算的大了一倍，半径超过了一百二十亿光年，年龄也提高到了三十八亿年。
一九五三年九月二十八号，哈勃因为脑血栓在加利福尼亚州去世了。
哈勃生前的愿望是不想举办葬礼，希望静静的离去，他的妻子啊独自给他办的后事，没有葬礼，也没有墓碑，等到他妻子去世后呢，世上再没有人知道他埋在哪里了。
一九九零年四月二十四号发现号航天飞机载着一台太空望远镜，从地球升空。
为了纪念哈勃，这个望远镜被命名。为了哈勃太空望远镜，也有人说是哈勃的遗体，以某种方式融入了这台望远镜里。

一九九五年，哈勃望远镜连续十天盯着北斗，七星附近，一小块几乎什么都没有的区域拍下了三百二十四张独立曝光影像，最终合成了哈勃望远镜的第一张深空照片也叫哈勃深空。
这张照片上有三千多个亮点，这些不是星星，而是跟银河系一样，拥有数千亿颗恒星的星系，而这三千多个星系也只占了整个天区的面积的两千四百万分之一。
三年后，哈勃望远镜生成了第二张深空照片叫哈勃难度深空。
同样的星系分布密度，同样的星系结构，甚至是同样的星系亮度。
这张新的深空照片跟三年前第一张深空照片看上去并没有什么大的区别。
这个就是咱们开头说的宇宙是均匀的，因为这两张照片的相似度太高了，说明宇宙里星系的分布十分均匀，所以哈勃望远镜，不管朝着哪个方向拍，最终得到的图像应该都是大同小异的。
二零零三年九月到二零零四年一月，哈勃望远镜对着天炉座方向进行了长达一百一十三天的累计曝光，最终合成了哈勃超级深空。
这次拍摄的天区大小要比前两次都大，大概是整个天区的一千二百七十万分之一，其中包含了大约一万个星系里面最小最红的星系是哈勃望远镜拍摄到的最遥远的星系，这些星系啊都在一百三十亿光年之外。
也就是说，大家现在看到的基本就是宇宙大爆炸后形成的第一批星系了。
在哈勃深空照片出现之前，天文学家预测宇宙星系总量在千万级别，但哈勃深空说明可观测宇宙内至少拥有一千亿个星系，而这些百亿光年外的星系，有的甚至都没来得及大规模生成恒星。
所以这张照片向人类展示了一个极其年轻的宇宙，就像当时媒体报道的那样哈勃看到了大爆炸，说到宇宙大爆炸。
目前，天，文学界对宇宙的年龄也有了一个共识，就是大约一百三十八亿年。
在一百三十八亿年前，宇宙中所有的物质都被挤成了一个温度极高的点。
在一瞬间，这个点突然爆裂，构成宇宙的所有物质被送入太空这个点爆裂的瞬间，就是宇宙大爆炸。
而且随着宇宙的不断膨胀，目前它的可观测直径已经达到了九百三十亿光年。
可观测宇宙内发现了超过七万亿个星系，我们生活的地球只是宇宙尺度上的一粒沙尘。
但是大家注意啊，这个九百三十亿光年是人类可观测范围内的宇宙大小。也就是说人类目前的科技水平只能看到这么远。
但可观测宇宙外的星息数量，我们还不知道，很可能要比可观测宇宙内的星息数量还要多上好多倍。
而且目前哈勃太空望远镜最新的观测数据显示，宇宙并不是匀速膨胀了，而是在加速膨胀。
所以宇宙到底有多大？九百三十亿光年了，我相信啊绝对不止。
随着人类观测技术的进步啊，这个数值可能会在将来被刷新。就像咱们视频开头说到的大环，它的出现啊，打破了我们原有的宇宙是均匀的理论。
如果说它是唯一一个被发现的巨型结构，那有可能是个特例，但它并不是三年前，也就是二零二一年洛佩兹他们的团队就发现过一个长达三十三亿光年的巨大结构。
他们当时啊给这个结构命名为巨弧，这个巨弧和大环离得非常近，而且啊他们到地球的距离都差不多，大约都是九十二亿光年。
所以洛佩兹他们团队觉得这两个巨型结构很可能是一个更大结构的一部分。
而根据宇宙大爆炸理论，宇宙诞生三十八万年之后，光才得以在宇宙中穿梭哈勃。
作为一架光学望远镜，是看不到之前的三十八万年是什么样的？所以想要真正了解宇宙大爆炸之初发生了什么？
还有这些巨大结构意味着什么？人类啊还要不断探索，也许有一天我们就能发现宇宙诞生之初的那道光。