宇宙学的宇宙照片的清晰度

 

宇宙学的宇宙照片的清晰度

这个宇宙学的宇宙照片的清晰度是这样算的，由于宇宙学原理指的是大尺度上的（大约100MPC以上）物质分布的各向同性，所以我们大概可以说宇宙学原理下的宇宙学所照的宇宙照片的分辨率是大约100MPC以上，或者说差不多也就是说宇宙学原理下的宇宙学所照的宇宙照片的每一个pixel所代表的空间至少是100MPC。

然后，按照宇宙的两个半径，460亿光年和137亿光年，100MPC是3.262亿光年，分别算宇宙学的宇宙照片的清晰度，分别是141和42，我就直接用282和84的平方估计了，前者是79524，后者是7056，反正是不到1百万的像素。

所以，如果用宇宙学原理下的宇宙学照一张宇宙的照片的话，那么，这张照片还不到1百万个像素，大家说说看，这样的宇宙学有什么好搞的？

下面是这个故事的来龙去脉

前几天咱写了个叫《跟信大爆炸理论的人儿们说说科学》的帖子，里面咱提到了大爆炸理论：

“刚刚好我看见置顶的（-龙珠雷达-网友的）一篇文章叫《教你半个小时看懂爱因斯坦方程(专家回避)》，不然我就不写这个帖子了。

我就凭记忆说说什么是大爆炸理论，同样也是专家回避，大爆炸理论就是爱因斯坦方程的一个特殊解，对称的均匀的解，简单的说就是把空间给简化成一维的了，技术上呢，也就是数学上呢，就大大简化了爱因斯坦方程，具体地说就是把本来的是偏微分方程的爱因斯坦方程给简化成了常微分方程，学过微分方程的都知道常微分方程比偏微分方程容易解，而且经过这样简化的爱因斯坦方程还很容易解，大爆炸理论就是爱因斯坦方程的这样一个对称的均匀的特殊解。”

谢天谢地！咱抛的砖引来了-龙珠雷达-的玉：

“从“就凭我记忆说”开始，到"解释一些实事”的辩驳还是可以的。当然作者质疑的是宇宙学的一个基础问题：被称为宇宙学原理的，大概讲宇宙是各向同性的。宇宙学原理注定宇宙的拓扑结构必须满足Robertson-Walker度归，而把这个度归带进爱因斯坦方程后就简化成Friedmann方程。这确实是一个以时间为未知量的二阶非线性常微分方程了。于是爱因斯坦方程被大大的简化。大爆炸仅仅是Friedmann方程的一个可能的解。Friedmann方程对尺度因子并没有具体要求，现在对尺度因子的表述是通过实验观察确定的。”

-龙珠雷达-网友还说：“宇宙学原理，指的是大尺度上的（大约100MPC以上）物质分布的各向同性，而星系的直径大约在0.1MPC。物质分布的不均匀度可以用deltaM/M来描述，这个值在100MPC的尺度上大约是0.1%. 计算过程可以参考俞允强《物理宇宙学讲义》的70页。”并为大家贴了他过去写过的一篇科普文章：宇宙的半径。

咱本来就对100MPC没什么概念，不过还是自以为基本上是看懂了，所以咱就说：

“大概可以说宇宙学原理下的宇宙学所照的宇宙照片的分辨率是大约100MPC以上

差不多也就是说宇宙学原理下的宇宙学所照的宇宙照片的每一个pixel所代表的空间至少是100MPC”

对此，-龙珠雷达-网友解释说：“差不多。比100MPC要小一些。从10MPC到100MPC的尺度，deltaM/M的值从1%减小到0.1%。deltaM/M的值约大，细节就越无法忽略。另外，WMAP的微波背景图的分辨率远远大于这个，所以能看到局部“涨落”的细节，星系形成过程就是靠这些“细节”定量计算的。”

对于咱的问题：如果，宇宙开始时是一个点，这里的点是理论的点，零体积，那么，按照大爆炸的基本说法，从零到100MPC需要多少时间呢？

-龙珠雷达-网友解释说：“宇宙膨胀的速度是73.8 km/s/MPC, （1 MPC = 3262000光年）。如果宇宙的膨胀速度始终如一，可以推算，大约在140亿年以前，可视宇宙内的物质是集中在一起的。（这个数字由3262000光年/73.8km得到）。”

现在，咱就对100MPC有概念了，因为1 MPC = 3262000光年，100MPC = 326,200,000光年,也就是3.262亿光年！

后来，咱就拜读了-龙珠雷达-网友的《宇宙的半径》，然后发现：

“可观测宇宙的半径：

宇宙有限的历史，加上光速的有限，必然导致可观测宇宙是有限的。我们能够观察的最远宇宙，并不是简单的用光速乘以宇宙的年龄，还要乘一个尺度因子。假设137亿年前某个天体发出的一束光，现在进入我们的实现，则光子已经传播了137亿光年，与此同时，空间自身也在膨胀。在宇宙学里，人们把消除了空间膨胀影响后的距离叫做“坐标距离”,而身在宇宙中看到的距离称作共动距离。顾名思义，共动距离是最宇宙一起膨胀的距离。之间的比例换算系数叫做“尺度因子”。这个正是RW度归中的那个a(t)。在物质占主导的宇宙中，尺度因子和时间的2/3成正比。如果把哈勃距离乘以这个尺度因子之后沿时间积分，得到的距离大约是460亿光年。这一长度被称为视界，即我们能观测到的最远距离。每过去一年，视界就会增加一段距离（请读者思考一下，这段增加的距离是不是一光年）。”

后来，-2ndglance-网友又贴了他的《对可视宇宙半径的理解》，-2ndglance-网友说：

“以共动距离（comoving distance）为标准，可视宇宙的半径是460亿光年。 而在坐标距离（proper distance？ angular distance？）为标准，可视宇宙的半径是137亿光年。”