一光年等于多少千米 光速的测量方法

通过精细的数学推算，我儿子得出了宇宙的大致尺寸，约等于162000乘以10的7次方英里宽。他的计算依据主要是以光速每秒186000英里，结合宇宙的估算年龄为138亿年。当我指出138亿年的扩张与138亿光年的描述并不完全相他坚持认为我在这一基础概念上出现了误解。我虽不介意犯错，但显然其中一人的理解存在偏差。如果确是我有误，请赐教以正解。

按照天文学家的推断，宇宙目前的扩张速度显示，其可观测部分的年龄约为138亿年。换句话说，如果我们认为自宇宙大以来其扩张速率保持恒定，那么扩张的速度就告诉我们宇宙起始的时间点，即我们认为的宇宙开端。如果以现今的宇宙年龄为138亿年，那么光需要138亿年的时间来传播，因此“138亿年的年龄”与“138亿光年的距离”这两个表述在实质上是等价的。

图解：展示了一个模拟的整个可观测宇宙的图像，尽管室女座超星系团显得极为渺小以至于在图中几乎不可见。

在将光年换算成英里时，我们须牢记在局部的宇宙中，我们生活在近似平坦的“欧里几德”空间中。这表示在局部尺度上，换算是可行的。当我们探讨更为遥远的距离时，就必须考虑到宇宙的四维曲率。我儿子已为可观测宇宙计算出一个近似“半径”，假设宇宙是平坦的且膨胀速率保持恒定。

现在，我们认为他的计算有一半是正确的。观测显示，宇宙要么是平坦的，要么其大到足以使曲率在现实中被忽略。最近的证据显示宇宙的膨胀速率随时间增加，即现在的星系正以比过去更快的速度相互分离。这实际上意味着可观测宇宙的年龄可能超过了138亿年。

这同时也暗示了目前宇宙的能量密度主要由“暗能量”主导。这是一种具有“负质量”特性的物质，它推动宇宙扩张而非像普通物质那样使之收缩（这听起来是否像科幻小说？因为科学家们对暗能量的本质仍知之甚少）。过去，暗能量的存在也会影响宇宙的曲率，使得换算光年和英里变得复杂。这可能是宇宙学家避免使用具体换算因子的原因。

图解：描绘了艺术家对可观测宇宙的对数尺度构想，从太阳系内行星到远处的星系、星云和不可见的宇宙大等离子体。

经过138亿年的扩张后，我们是在讨论一个时间长度还是两个时间长度相加的结果？我儿子认为因为膨胀的是空间而非物质，所以总长度等于膨胀的时间。这里我有些混淆。如果空间正在膨胀，那么它必定在所有方向上同时进行。对我来说（或许是我老糊涂了），“最远界限”的存在是否取决于各部分彼此径向移动的距离？即一年中分开的距离？我在这里混淆了时间和距离吗？

图解：展示了哈勃太空望远镜捕捉到的月球背后一小片区域的深空图像（其中最古老的星光几乎等同于宇宙的年龄）。

请注意，在上述段落中，我始终避免使用“宇宙”这一笼统术语而选择“可观测宇宙”。因为实际的宇宙——如果我们有足够的时间的话——可能是无限大的。在估算宇宙大小时，我们假设在某一方向上我们能看到的距离是138亿光年，而在另一方向上也是如此。将这两个距离相加便得到了一个数值（272亿光年），但这只是我们对其大小的推测。

每个方向的年龄为138亿光年，这使我们觉得似乎位于一个半径为138亿光年的球体的中心。值得注意的是宇宙是均匀且各向的。这意味着每个观察者测得宇宙的大小都是272亿光年……甚至对于那些处于我们可观测宇宙“边缘”的观察者也是如此！这暗示了要么宇宙弯曲得足够多以至于空间在自身上重叠（如在球体表面），要么实际宇宙比我们可观测的要大得多。目前我们认为后者是更可能的情况。

参考资料:

1. 参考Wikipedia百科全书相关内容。