真实的距离——固有距离
那么问题来了,这把尺子的数值是什么时候确定下来的呢?当然是现在了。因为我们对空间距离的定义是基于现在的,这意味着所有尺子的测量和定义都是基于现在的。
当尺子被固定下来后,宇宙的大小和星系距离就不会再随时间变化了,那么它现在多大呢?答案就是前面所说的:465亿光年。这个就是我们可观测宇宙的实际半径,实际的直径也就是930亿光年。
这个值是怎么得到的呢?前面已经简单说过,就是在确定了宇宙年龄后,光速138.2亿年时间所经过的距离,也就是138.2亿光年的光行距离,根据理论模型、哈勃常数得到的宇宙膨胀率计算在这138.2亿年里,这段光行距离距离现在膨胀到多大,计算结果就是465亿光年。
这个距离就是我现在我们所能观察到的可观测宇宙边界的真实距离,这个距离就称为固有距离。它代表实际的距离,而由于前面提到的定义的缘故,现在的可观测宇宙的固有距离就等于共动距离。
总结——你需要知道的我们来总结一下上面介绍的三种距离。我们最熟悉的大概就是光行距离了,我们常常听到的某颗星星距离我们多少光年,比如我们太阳系距离银河系约2.6万光年这样的距离用的就是光行距离,它是最直观最容易理解的距离。
实际上在很多的书籍中结束遥远星系所用的也是光行距离,比如前些年报道科学家发现一个最遥远的星系距离我们132亿光年,你很容易就能知道这个星系在宇宙大爆炸后6亿年后就已经诞生了。
但光行距离实际上既不代表这些光发出时与我们的距离,也不代表这些光到达时跟我们的距离……这就很尴尬了……
实际上那些光发出时,这些星系距离银河系所在的空间位置远小于132亿光年,而光到达时,这些星系距离银河系又远大于132亿光年。这就是光行距离……一种本来很精确结果被宇宙膨胀坑惨了的距离……
至于共动距离,主要是方便研究星系相对位置和物质密度,由于它一经确定,就不再受宇宙膨胀的影响,因此可以确定任意星系间的距离,也可以确定一定区域内星系的密度。但它本身只是一个定义值,不具有真实性,只不过它本定义为现在的真实值。
固有距离顾名思义就是本来的距离。它是一个静态宇宙下定义出来的真实值,是此刻让宇宙定格不再膨胀时所能测量到的距离值。这就是我们日常使用的距离,诸如上海到北京的距离就是固有距离。但由于我们的宇宙是动态膨胀的,因此固有距离的值是会随时间变化的。
我们可观测宇宙半径465亿光年指的就是这个固有距离。也就是光行距离138.2亿光年外的星系的现在距离我们的真实距离是465亿光年,但此时的这个星系我们是看不见的,即使现在宇宙不再膨胀,它现在在465亿光年外所发的光也要465亿年后我们才能看到。
因此,虽然说可观测宇宙是465亿光年,但你千万不要以为我们现在能看到465亿光年外的光。