可观测宇宙的大小，是如何计算出来的？

要了解我们是如何知道可观测宇宙的大小，就要从广义相对论改变我们的时空结构说起。

广义相对论告诉我们：时空的演化取决于宇宙中有什么

当广义相对论取代牛顿引力理论以后，我们才真正的认识到了宇宙中的引力是如何产生、如何作用的。广义相对论不仅改变了我们对质量物体之间是如何吸引的看法，还让我们对宇宙的时空结构有了真正意义上的理解。

其中最大的区别就是，牛顿的空间是固有、恒定的框架，它一直就在那里，不可创造也不能消失，并且不参与宇宙和万物的演化，是绝对的；而相对论的空间只是宇宙万物中的一部分，它也是一种实体，可以被改变，也可以被创造光年是指光在真空中，并且参与宇宙万物的演化。

这意味着我们再也不能把物质和辐射这样的实质性物体看作是存在于某种固定的网状结构中，而是说宇宙本身，包括空间和时间在内，正以一种可预测的、可理解的方式演化，而空间的演化就取决于宇宙中有什么！

宇宙正在膨胀，引出了大爆炸模型

随着时间的推移，我们意识到宇宙的大小远远超出了我们银河系的范围，天空中的许多星云和螺旋结构实际上是独立于银河系之外的宇宙岛屿，而且我们还发现这些星系中，除了我们本星系群中的星系，其他星系都在远离我们，这给我们留下了一个与相对论和观测数据一致的合理结论：我们的宇宙正在膨胀。

这个结论正是导致大爆炸模型出现的原因，因为人们认识到，如果宇宙在膨胀，那么它一定在冷却，因为这是辐射在膨胀的时空中发生红移的必然结果。

那么，如果宇宙正在膨胀和冷却，这也意味着在未来，宇宙的体积将更大，空间温度更低。反过来推的话，也能说明宇宙在过去温度更高，密度更大！

而且我们还知道，从观测上来看，宇宙在最大尺度上的密度和温度几乎是一致的。这个数据我们可以从微波背景辐射中看到，温度波动不超过0.1%。

结合以上的发现，理论物理学家就能知道我们的宇宙从开始到现在是怎样发展的。

因为广义相对论告诉我们，在一个膨胀的宇宙中空间，时间，以及宇宙中所有的物质和能量之间的关系，这意味着如果我们能算出今天的宇宙是由什么组成的，如果我们能准确地测量宇宙现在是如何膨胀的，我们就能知道宇宙在过去或未来的任何阶段应该有多大。

总的来说就是，宇宙中的物质和能量密度决定了宇宙应该以怎样的方式膨胀，膨胀速度有多块，而宇宙的膨胀方式就决定了宇宙的大小。

现在我们不仅知道了宇宙正在膨胀，而且膨胀率大约为71千米/秒/Mpc，也就是我们所知的哈勃常数。

（Mpc表示百万秒差距，大约为300万光年)，即在每增加300万光年的距离（或每过300万年），星系远离地球的速度增加71千米每秒。

这个速度过去更快，将来也会更慢，但这就是今天宇宙的情况。就能量而言，我们也知道宇宙是由什么组成的。

宇宙中72%的能量是暗能量，暗能量是真空中固有的能量。另外27%左右是正常物质（质子、中子、电子、中微子等）和暗物质的组合，还有一个很小的一部分是辐射能量。

有了这些知识，再加上广义相对论，我们就能弄清楚宇宙是如何随着时间的推移而增长并继续增长的。

上图是一条宇宙大小随年龄变化的曲线。这条曲线中包含了大量的信息！

今天我们的可观测宇宙（宇宙中与我们有因果联系的部分）有137亿年的历史，半径是465亿光年，也就是从我们的位置到最遥远边缘的距离。上图可以看到，随着时间的推移，这个数字会越来越大光年是指光在真空中，因为暗能量现在加速了宇宙的扩张！

但是顺着曲线回到过去，你就能发现暗能量在以前并不重要；大约在45亿年前，物质是宇宙中影响我们膨胀的主要成分，甚至在物质之前，辐射占据了主导宇宙膨胀的地位。（可以看一下直线的斜率随着主导宇宙膨胀能量的不同是否有变化；这反映了随着时间的推移，膨胀的宇宙中物质、辐射和暗能量的不同行为。）

经过137亿年，465亿光年的膨胀，以及数万亿颗恒星的诞生、生存和死亡，就形成了我们今天看大的宇宙。

总结：宇宙暴涨创造了大爆炸，也创造了不可见宇宙

这就是我们如何知道我们的可观测宇宙有多大。还有一点，我们说宇宙大爆炸，并不是从时间0开始的。

我们可以推断出的最早时间现在10^-37到10^-20秒之间，因为在宇宙能够被大爆炸模型准确描述之前，有一个持续时间不确定的暴涨时期，是宇宙暴涨创造了大爆炸的条件，就是我们所说的炽热、稠密的等离子体海洋。而暴涨时期发生了什么目前只是一些理论预测，我们观测不到。这也是我们的不可见宇宙。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。