来自130亿年前的光,为何总与地球擦肩而过?

如果纸张没有膨胀,距离我们10厘米远处的蚂蚁可在1秒钟抵达我们的图形,以此类推,只有在三秒钟之后我们可以知道有一个距离我们30厘米远的星系,因为来自那个星系的第一只蚂蚁需要很长时间才能到达我们这里。由于宇宙的大小的无限性与膨胀现象,宇宙中已经有所有距离的物体可以被我们看到。因此,宇宙的每一部分都有着相同的年龄,只是因为蚂蚁在来到我们这里的路上耽误了时间,才使得我们看到的不是与我们同龄的东西。

为了回答这个问题,我们构建了一个类比宇宙的东西。

首先,想想有一张可以拉伸和压缩,然后在纸上画一个网格,这样就得到了一张可拉伸的方格纸。

我们假设这张纸就是现在的宇宙,再在这些方格上绘制一些星系。这样一来,它们的坐标就可以通过网格上的位置被读出,同时,也可以使用标尺来指定它们的距离。(网格上的坐标将是所谓的连接坐标,因为网格将随纸张一起扩展,而标尺将给出物理距离,因为标尺不会扩展。)

因为宇宙是逐渐扩张的,我们也应该随着时间的推移拉伸这张纸。 当这张纸被拉伸时,坐标之间的间距也会变大,所以虽然星系在网格上的位置不变,它们也确实会进一步分开。 换句话说,坐标是固定的,但物理是那个确实会发生分离。

反之,当时光倒流时,这张纸也就会被压缩。

在这个过程中,由于每个网格都被缩小,物体便看起来越来越近。如果我们一直这样做,由于纸张越来越小,于是从纸张外来看,纵使我们知道在纸上面有一个可以用来定位的网格,网格也变成了一个点。换句话说,网格上的点与点使重叠的,这样的时空时奇异的。此时,网格上的每个点具有大爆炸的能力,也就是说每个点都是奇点。我们还可以把这个过程放到一张无限大的纸上。

我们从一张无限大的纸上的网个开始,如前文所述令其收缩,直到网格上的所有的点再次重叠,这样我们就拥有了一个无限的奇点。我们相信宇宙是无限的,这也意味着在它在形成的过程种是无限的,所以这个无限的奇点在理解宇宙大爆炸是我们需要有的概念。现在我们可以来进一步解决这个问题了。

假设我们可以在网格上的每个点上都放置一个时钟,我们将始终的初始时间都设置为宇宙大爆炸那个时刻也就是说,宇宙大爆炸时时钟时间为0。记得我们的纸张随时间扩展的假设吗?这里,我们让时间流逝一段一点,以便表示我们的纸可以扩展到某种非奇异状态,然后我们暂停扩展,来观察一些细节。

我们选择纸上的一个图形来代表我们,其他的图形都有一只代表光子的蚂蚁在时间= 0时开始向我们走来。假设每只蚂蚁每秒可以移动10厘米。如果纸张没有膨胀,距离我们10厘米远处的蚂蚁可在1秒钟抵达我们的图形,以此类推,只有在三秒钟之后我们可以知道有一个距离我们30厘米远的星系,因为来自那个星系的第一只蚂蚁需要很长时间才能到达我们这里。

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