138亿岁的宇宙，为什么观测直径却达930亿光年？是暗物质在作祟？

每当夜里我们看到满天繁星，感受着这片广袤而深邃的宇宙的时候，有一个疑问始终萦绕在每个人的心头，即我们所处的这个宇宙，到底有多广阔，它又从何而来？而现在，据我们所知，这个宇宙的形成时间大概在138亿年以前，而这个宇宙的直径则有930亿光年左右。

而这个时候，或许有人会问，如果光速是不变的话，为什么宇宙的年龄只有138亿年，可半径却有465亿光年呢？在回答这一问题之前，我们先来看看“宇宙”这个词语到底是什么时候出现的。

宇宙一词的来源

古时候，人们口中的“宇宙”，并没有很大。那时候，宇宙只是用来代指“屋檐”，又或者是房屋的其他一些零部件，与现在我们所知道的宇宙大小相比基本可以忽略不计。

比如《诗经·豳风·七月》中的“八月在宇”这句话，这里面的宇指的就是屋檐、廊檐。《淮南子·览冥》中“而燕雀佼之，以为不能与之争于宇宙之间”中的“宙”字，就是“栋梁”的意思。但是，随着时光流逝，“宇”“宙”两个字，却逐渐从房屋很小的部分渐渐衍生出新的含义——时间和空间。

如《庄子》中的“旁日月，挟宇宙”，就已经有了时间和空间上的意义，而到了后世，诗人和作家们对于“宇宙”的理解，也越来越广，将宇宙的含义延伸到了“无限大”。

如《楚辞·屈原·涉江》一文中的“霰雪纷其无垠兮，云霏霏而承宇”以及《庄子·庚桑楚》“有实而无乎处者，宇也；有长而无本剽者，宙也”等等，这些诗句中的“宇”已经不再是一个特定的位置或地点，而包括一切的空间；“宙”则代表着无尽的时光，没有起点，也没有终点。

此时“宇宙”代表着无尽的广袤。在现代，由于科技的不断发展，我们开始认识到，宇宙是所有时间、空间和一切物质的统称，它包括了所有的一切。

宇宙起源

长期以来，人们一直在思考着宇宙的诸多事宜，其中最引人好奇的便是它的起源。古希腊和古印度人最早创立了一种以物理法则为支配，而不是以个人的看法为基础的宇宙论。在中国古代的哲学里也包含了“宇宙”这个词的概念，“宇”指空间，“宙”指时间。

在过去的数个世纪里，随着天体的观测、引力学和动力学等的发展，人们对宇宙的了解越来越多，对其认识也越来越准确。

现代宇宙学起源于1915年爱因斯坦提出的“广义相对论”，这个理论实现了对宇宙起源、演化和终末的“定量化”预言，现代普遍接受的宇宙学说大都建立在广义相对论的基础上。到了现在这个信息发达的时代，能被大多数人认可的宇宙起源说则是宇宙大爆炸学说。

大爆炸理论

该学说是这样描述宇宙起源的，大约138亿年以前，一个无限小，无限重，温度无限高的奇点，在那里，发生了一次巨大的爆炸，爆炸过后，它又开始不断扩张。其实爱因斯坦在一开始的时候对这个理论不屑一顾，他根本不信这个“荒唐”的推理。

为了防止由“宇宙恒定不变”理论得出的数据出现偏差，他还特意在推导相对论的公式中加入了“宇宙常数”。

在1927年，勒梅特第一次发表大爆炸学说之后，仅仅过了两年，哈勃便从远处的星系中，观测到了“红移”现象，从而推断出，这个宇宙的确是处于一种持续的膨胀状态。

这一发现说明，在很早之前，宇宙的密度并没有现在这么高，有可能就是某一个时间发生了“大爆炸”，而那个爆炸的前一秒，一切都还处于一个无限小的奇点里。随着时间的推移，更多的人加入到这个研究领域来，不断地去丰富发展，这才有了如今的“大爆炸”理论。

以现在我们所知的，宇宙的形成大约在138亿年之前，那时候的宇宙还很神秘的存在于一个奇点之中，可是随着爆炸的那一刻，整个宇宙开始慢慢的演化，而这漫长的演化时间——138亿年，就是宇宙的年龄。

那按照相对论，物体的移动速度不可能超越光速，也就是说宇宙半径按照其年龄推算，最多可以就只能达到138亿光年，但是目前我们所了解到的知识告诉我们宇宙半径却达到了465亿年，也就是我们标题所说的直径930亿光年，这又是为什么呢？

930亿光年的推算

我们都清楚，在20世纪，两个新的物理分支出现，一个是量子力学，一个是相对论。其中一个基本假定就是关于光速的恒定原则。从理论上来说，我们可以得出，在我们所处的宇宙中，物质，信息，能量的最大最快传播速度，就是光速。

所以结合刚刚所说的宇宙大爆炸理论：在138亿年以前，宇宙由于爆炸诞生了，那么我们现在所能看到的，就是一个138亿光年为半径的球体。可是，真的是这样么？

现在从我们所学的知识中，我们可以知道，现在可探测到的宇宙是一个半径为465亿光年的“圆球”，这比宇宙大爆炸理论所推理出的138亿光年相差甚远，那这个差值的出现究竟是因为大爆炸出错了，还是相对论出错了呢？

膨胀的“错”

其实，大爆炸论和相对论都是正确的，并不冲突。那这两个数据为什么对不上呢？这要追溯到宇宙大爆炸刚发生的时候了。根据现在的观测结果和学说，大多数人都认为，这个宇宙是在138亿年前的那场大爆炸里产生的，随着爆炸声响起，整个宇宙都在猛烈地膨胀。

伴随着宇宙空间的扩张膨胀，气温也随之降低。在这个时候，我们就要开始动脑筋了，宇宙在不断扩大膨胀的，而光速又是一定的。那么，这样下去会发生什么呢？

一束光所经过的路程可以将光速乘以时间得到，假设宇宙爆炸的那一刻，这束光是从 A点到 B点，理论上来说，这束光所经过的“路程”是138亿光年。但是，随着宇宙空间的持续膨胀，这束光并没有停止移动。所以，我们必须将“膨胀”这个影响因素一起算进去。

但还有一个问题需要解决。这个宇宙最初并非完全透明。在早期的时候，因为宇宙的高温，所以所有宇宙都处于“等离子态”，光子是无法在这样的宇宙空间中传播移动的。而此时，同样的事情，也出现在了太阳上。

你是不是以为，从太阳表面传播到地球上的光子，是于8分20秒之前开始发送的？但实际上，这个光子是由太阳内部中氢核聚变产生的，但它产生后，并没有立刻落在太阳上。这是由于太阳的内核也是等离子态，所以它被困在了里面，通过不断地努力撞击，才蹿了出来。

科学家们得出了一个结论，那就是一个光子“蹿”出来大约要14万年的时间。换言之，该光子大约是在14万年以前被创造出来，在8分20秒之前刚刚到达我们的太阳表面，之后又用了8分20秒的时间到达我们的星球。

要知道，直到大爆炸的38万年以后，宇宙的气温才下降到3000多摄氏度，宇宙这才脱离“等离子态”。所以，我们应当从大爆炸发生后38万年开始算起。那么，这个可观察到的宇宙半径，算下来就是461亿光年。

引力波

可是461光年和465光年仍有些许差距，这究竟是为什么呢？

这一切，都是从前38万年开始的。我们现在的观测方法基本上都是通过“电磁波”来实现的。简单来说，就是我们上面提到的光子。所以我们可以透过电磁的交互作用，观察到宇宙461亿光年半径的”圆球“大小。

不过，在整个宇宙中，有四种主要的作用：强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用，引力相互作用。而强相互作用和弱相互作用是在原子层次上进行的，范围很小。所以，唯一仅剩的就是引力了，不过幸运的是，引力的确是可以帮助我们来弥补消失的那几年。

因为，恰巧引力波并不受等离子态的限制，也就是说，在大爆炸的那一瞬间，它就已经存在于整个宇宙空间中了。假如我们可以接收到宇宙中”第一个“引力波，那么「前38万年」就会被补上。在这个过程中，我们依旧要考虑到膨胀的影响。

因此，我们可以得出，”前38万年“的距离就是消失的那4亿光年。于是，在此基础上，我们可以得出一个直径为930亿光年的可观测宇宙。

似乎这个数据在一步步的推理中看起来很合理，可是，宇宙大爆炸学说真的是正确的吗？如果我们从一开始就错了，那是不是就代表着宇宙范围可能比我们推理出的还要大？

其实在20多年前，科学家们就发现了一颗比宇宙年龄还大的恒星，于是，有一小部分人开始对这宇宙大爆炸学说的真实性提出了质疑。

160亿岁的恒星

这颗恒星就是HD140283，因为它太过”苍老“，所以这颗星球又被命名为”玛土撒拉“，在《圣经》中，“玛土撒拉”是世界上寿命最长的一位老者，他活到了969岁。那“玛土撒拉”恒星的寿命又是多长呢？

在2000年，天文学家从依巴谷卫星的观测结果中得知，这颗星球已诞生了160亿年之久。这个消息让整个世界都为之震惊，因为宇宙才仅仅存在了138亿年，而这个星球已经存在了160亿年，也就是说，这个星球存在的时间已经远远比宇宙存在时间多出了22亿多年。

这样的结果让许多科学家又开始了头脑风暴。以大爆炸学说来讲，在所有物质还没有形成的时候，整个宇宙都还处于一个无限小，无限重的奇点之中，那这个星球到底是从哪里来的？难道宇宙大爆炸理论真的错了？

这些问题在众多天文学家心中盘旋，他们开始通过各种仪器，对“玛土撒拉”进行了详细地研究，希望能够找到它的”真实“年龄。

真实年龄？

不过，确实也有很多人相信，“玛土撒拉”星的真实年纪，很有可能是实验出了差错。

距离误差

可能出现了两种情况，一种是天文学界对这颗恒星的测量方法出了问题。科学家们是通过使用天文仪器观察到的“玛土撒拉”星的视觉亮度，以及所算出的与“玛土撒拉”星的距离，天文学家就能推算出其大概的年龄。

“恒星”的亮度还好判断，但距离一般都是用“视差法”来衡量，而在“太阳”的轨道上，从各个视角观察到的恒星距离都会有很小的差别，也许就是由于“距离”的误差，才造成了“玛土撒拉”的年龄过大。

含氧量

而另一种情况则是因为这颗星球中的含氧量，这颗星球上的氧的占比也比所预测的数据要高得多，这或许也是为什么“玛土撒拉”星球年龄会被推算”错“的原因。

通过对这颗名为“玛土撒拉”的星球的观测，霍华德·邦德等人得出结论，这颗名为“玛土撒拉”的星球，实际的寿命应该是144.6亿年，这看似比之前的160亿年要少了许多，但实际上，这个数据依旧比宇宙年龄要大。

平行宇宙

一些科学家则以平行宇宙这一说法来解释这颗星球的年龄。平行宇宙简单来说，我们现在所处的这个宇宙并非只是一个”独立体“，可能还存在我们这个宇宙之外的空间，或者说是与我们这个宇宙类似，但是却又不完全一样的宇宙。

所以，“玛土撒拉”很有可能是另一个宇宙的恒星，也许那个宇宙的大爆炸发生得更早，所以这颗星球才会有160亿年或者是144.6亿年的寿命。因为我们所在的宇宙和其他宇宙产生撞击，由于双方的时空差异，所以，就出现了一个让整个天文界都为之震惊的“漏洞”。

当然了，也有一种可能，那就是我们所知道的宇宙年龄，也就是138亿年这个数字并不完全正确，即便我们拥有了各种各样的仪器，可以用来探测与分析这个世界，但是我们毕竟是这个宇宙世界中一个诞生不久的、微不足道的生命体，我们目前所探知的一切，也不过是这个宇宙空间的一小部分而已。

而且，宇宙中的物质很多，除了我们已经知道的以外，也包括了很多暗物质和暗能量，它们隐藏得很深，从来没有被我们发现过，或许也是因为我们的仪器被这种未知的物质所干扰，所以才会使我们的观测现象出现这样的结果。

但这一长串毕竟只是一些猜测，所谓的“科学”，往往都是建立在大量的事实基础上的，光靠“嘴上功夫”是无法改变事实的。就算是爱因斯坦，在观测到了”红移“之后，也不得不重新审视自己的”宇宙常数“，所以，科学是建立在“证据”之上的。