光速是宇宙最快速度,为什么哈勃太空望远镜能观测到137亿光年以外的空间?

乐淘笔记


在专业人士看来,题主这个问题可能有些莫名其妙,但我却理解题主的思路到底是什么,因为我遇到过蛮多人有类似的问题。实际上,由于光实在是太快了,所以大家通常都意识不到,自己当前看到的事情其实并不是现在正在发生的事情。举个例子来说,你看到一辆车撞到了一根柱子,你当然会认为自己看到这件事的一瞬间,车正好撞到了柱子。实际上,光的传播是需要时间的,这就意味着一件事情首先发生,然后才被光以携带信息的方式传进了你的眼睛里。这就说明,我们看到的其实并不是实时的画面,而是有一定延迟的。这个延迟在日常生活中完全感受不出来,所以题主才会有类似的疑惑,误以为我们看到了137亿光年外空间中正在发生的事件。

但是只要宇宙距离稍微大一点,光速的限制就会展现的淋漓尽致。举个例子来说,太阳发射出来的光要经过八分钟左右才能够到达地球,这就是说,我们看到的其实是八分钟之前的太阳,而不是当下的太阳。其实都不需要太阳的距离,我们就能感受到这种延迟效应了,比如国内游戏用户如果登录位于北美或欧洲的服务器,那么延迟往往比位于国内的服务器要大一些,这是因为信号通过光缆的传输,是需要时间的。

回到题主的这个问题,其实我们看到的是137亿年前发生的事情。当然了,这个回答中并未包含宇宙膨胀的内容,那就是另外一个有趣的话题了。


看风景的蜗牛君


关于这个问题,确实有不少人存在着疑惑,其实这都是源于概念上的误解。首先,根据狭义相对论,真空中的光速是宇宙中最快的速度,这点没错。距离我们137亿光年的地方,光需要137亿年才能到达,这点也没错。概念弄错的地方在于哈勃太空望远镜怎样观测到遥远的星光。

哈勃不是通过发射出视线飞到远方,再飞回来,然后看到遥远的星系(或者其他天体)。而是星系发出的光穿过宇宙空间到达地球,哈勃接收到了这些光,所以才能看到遥远的星系。根本就没有视线这种东西,也没有视觉超过了多少倍的光速,这些都是错误的概念。无论是哈勃太空望远镜也好,还是人的眼睛也好,之所以能够看到物体,都是因为物体发出的光(或者反射的光)进入了望远镜或者眼睛之后进行成像的结果。

目前,哈勃观测到最遥远的星系位于131亿光年之外,这意味着这个星系在131亿年前就已经存在,它在当时发出的光穿过了浩瀚的宇宙空间,经过131亿年的漫长旅行之后终于抵达地球,然后被哈勃捕捉到。因此,哈勃看到的是这个星系在131亿年前的样子。

我们知道,宇宙诞生于138亿年前,这意味着我们最远只能看到距离地球138亿光年(光速乘以时间)之内的星系。因为随着宇宙的膨胀,位于138亿光年之外的星系远离我们而去的速度已超过了光速,它们现在发出的光不再会进入我们的视界。事实上,整个宇宙的直径达到了930亿光年,这意味着很大一部分的宇宙是我们永远也无法看到的。


火星一号


题主这个问题涉及两个方面的概念。

第一个方面,虽然我们都知道光速是30万公里每秒,但是因为这个速度相对于我们人类的运动实在是太快了,所以我们会下意识地以为光速是无限的,以为光从一个点跑到另一点不需要时间,实际情况当然不是这样。

因为光速有限,我们看到的所有物体,不论是眼前的人,还是宇宙深处的天体,都不是它们现在的样子,而是之前的景象。假设一个人站在你面前3米处,那么他身上反射的光子要0.00000001秒之后才能被你看到。太阳离我们1.5亿公里,所以来自太阳的光子要8分多钟才能到达地球,也就是说,我们看到的是8分多钟之前的太阳,进入我们眼中的光子在八分多钟前就从太阳出发了。由于太阳已经持续发光五十亿年了,我们人眼又难以分辨光子和光子之间的不同,就会形成一种我们看到的太阳就是它现在的样子的错觉。实际上,假设太阳突然熄灭了,我们也要等到八分多钟之后才能知道。

同样的,假如有一个非常遥远的天体,它在137亿年前发出了一束光,这束光在宇宙中跑了137亿年,终于到达了地球,被我们看到了。在我们接收到这个遥远天体的古老的光的时候,我们并不知道它现在长什么样子,也不知道它现在是否还存在,即使这个天体已经完全消失了,但是只要它发出的光还在宇宙中穿行,我们就还可以继续看到它(很多年前)的影像。

第二个方面,观测表明,宇宙在大尺度上是膨胀的,所以这个137亿年前发光的天体,会在这束光传向地球的过程中,因为宇宙膨胀而快速远离我们(我们也在快速远离它), 当我们现在接收到那束光的时候,这个天体(或者说它当时所在的位置)离我们已经远不止137亿光年了。

宇宙浩瀚无垠,个人水平有限。如有疏漏,请多指教。


乔小海


首先,哈勃太空望远镜能观测到137亿光年以外的空间,并不是视觉比光速快。视觉本来就是光作用于视觉器官。

目前大众的常识是光速是宇宙最快的速度,并且光的速度是固定的,:c0=299792.458km/s (一般取300000km/s),并在物理计算时,将其作为固定常数。137亿光年外的空间,就是光走了137亿年到达哈勃望远镜可见区域。那么,哈勃望远镜其实观测到的是一些星系137亿年前的状态。所以,官方公布的哈勃望远镜的探索成果,也是说“哈勃望远镜观测到的目标中最远的是137亿光年的原始星系,这些星系的发出光芒来自大爆炸后刚刚形成的宇宙早期。”

官方认为哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在,而且观测到宇宙膨胀的精确数据,并推测宇宙的年龄为138亿年。此前宇宙膨胀一直只是个理论假设,现在也逐渐有天文数据进行证明。

其次,光速是不是固定不变的,还有争议。如果光速并不是固定不变的,则天文学家认为能观测到137亿光年以外的空间,也不一定准确。目前学界的观测推测都建立在爱因斯坦的光速极限理论上。

其实,科学界也有理论认为,光速并不是固定的,而是可变的,但是这个理论备受争议。爱因斯坦在1912年论文中总结“光速恒定原理仅在引力势能恒定的特定时空区域中成立”,但是在推导中发现不正确,1919年放弃了光速可变理论。后来有物理学家发明了模型,证明光速在温度不同、引力不同的地方,速度可能会变化。当然,他们还没能够接受测试,证明其理论的正确性。如果未来得到验证,可能爱因斯坦的引力理论就被推翻。那时,根据哈勃望远镜的天文数据推测的结论还会发生变化。

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镁客网


我估计您的疑惑是:既然宇宙的年龄是137亿年,那么宇宙中最远的天体离我们就应该是137亿光年,那么我们就不应该看到137亿光年(注:光年是距离的单位,是光一年跑的距离)以外的宇宙,无论用多么厉害的望远镜都不行!但是怎么有报道天文学家观测到了距离比137亿光年还远的天体的辐射呢?


其实您考虑的不错,我们的确不应该而且也的确没有观测到137亿光年以外的空间,当然也不会观测到那里的辐射。真实的情况是,目前天文望远镜所看到的最远的天体的辐射就是宇宙大爆炸残余下来的宇宙微波背景辐射,红移是大约1000。根据目前的宇宙演化模型可以计算出来,大爆炸发生的时间大约是137亿年之前,也就是说,我们看到的辐射产生的地方距离我们137亿光年。因此我们的确没有观测到过比137亿光年还远的天体的辐射。


但是,由于宇宙一直在膨胀中,而距离我们越远的地方其膨胀“速度”(其实是空间膨胀的红移--请看我刚刚回答的另外一个问题:奇想宇宙膨胀到超过光速会怎么样?)就越高,所以在宇宙微波背景的光产生之后向我们传播的过程中,宇宙还在膨胀中。这些辐射传播了137亿年,宇宙就膨胀了137亿年,产生我们看到的宇宙微波背景的那个地方现在距离我们已经是大约500亿光年了,因此我们也可以说看到了500亿光年远的宇宙空间的天体发出的光!


声明:由于太忙,我没有时间读我回答后面的评论和发给我的私信,当然也无法回答评论里面提出的问题和回复私信。如果您希望我回答您的问题,请在悟空问答提出,然后邀请我回答,我会在方便的时候挑一些问题回答。


张双南


好的,我直接说答案吧,哈勃为什么能看到137亿光年之外的宇宙空间呢,答案就是哈勃捕捉到了该空间内137亿年前发出来的光,通俗的解释就是光飞了137亿年之后到达了地球,所以被哈勃看到了,和望远镜本身没关系,但是这里要注意一下,哈勃看到的宇宙空间是137亿年前的宇宙景象,因为光飞到地球需要时间,所以人类在宇宙看到的都是过去,所以我的解释你们明白了吗。


以下是延展知识 :

实际上,在我一开始对于宇宙的认知当中,如果我们这个宇宙只有137亿年左右的时间历程,那么人类最多可观测的宇宙范围大概是以地球为中心,然后以半径137亿年形成一个圆,这个圆就是人类目前可以看到的全部宇宙,不过后来我了解到,我们人类能看到的宇宙范围实际上远远超过137亿光年,那么问题来了,这是为什么呢。

那么,这里要提出一个概念,就是宇宙膨胀,现代的科学研究认为,我们这个宇宙从大爆炸开始就一直开始膨胀,宇宙中所有的星云都在互相远离,而且距离越来越远,速度也越来越快,后来人类又发现了红移现象,这也进一步为膨胀说奠定了基础,那么我们说宇宙膨胀和我们可以观测的宇宙范围有关系吗,答案是有,而且关系非常大。





目前,人类实际上能看到的宇宙极限范围大概是450亿光年左右,那么换句话来说,光速是如何在137亿年的时间内,产生450亿光年的距离呢,打个比喻,气球上两个点,光从其中一个点到另外一个点需要1秒钟,但是如果气球被吹的无限大,两个点之间的距离就会被无限的拉长,光达到的时间也会随之增加,从这一点来看,我们看到的宇宙就比想象中的要大。




所以假如你是在一条高速公路上,你发现之前还在前面的车子忽然不见了,而且你无论怎么加快速度也追赶不上,这不是因为前面的车子速度比你快,而是你们脚下的公路在不断的拉长,所以事实上我们能看到的宇宙视界半径大概就是450亿年左右,超出了这个范围,人类既无法进行观测,也无法进行干预,这也是所谓的平行宇宙论,所以,随着宇宙的逐渐膨胀,人类在未来可能还能看到更远的地方...........


种植恒星


现在的天文学上有几个很重要的数据,宇宙直径930亿光年,半径460亿光年,宇宙年龄137.98亿年。其实大家误解了,这里说的是可视宇宙范围,不是真正的宇宙范围。真正的宇宙范围是无穷大的。

根据宇宙爆炸理论,宇宙在膨胀,就象一个不断吹大的气球,并且距离越大膨胀的越快。460亿光年的距离就是膨胀速度达到光速的临界点,也就是说一个星系现在距离我们如果在460亿光年以内,理论上我们都能观测到它,超过这个距离由于空间的膨胀的速度超过了光速,它所发出的光线只会越来越远离我们,永远到不了地球,所以永远观测不到。

138亿年的宇宙年龄与460亿光年的宇宙半径其实并不矛盾,一个是时间单位,一个是长度单位,两个不相关的单位怎么会有矛盾呢?之所以让大家觉得矛盾,主要是相对论说光速是宇宙的最大速度,不可能达到,更别说超越了。其实他指的是物质在宇宙空间内的运动速度,并非指宇宙空间本身。

宇宙空间的膨胀是全方位的均匀的,不论在任何地方都在进行,就是地球的身边,甚至是你我的身边也在无时不刻的膨胀着。只是距离太小,膨胀系数太低我们感觉不到,仪器也观测不到罢了。但是距离拉长到几十亿上百亿光年时,膨胀的速度就了不得了。并且距离越大膨胀的速度也越大。如果你身在460亿光年的可视宇宙的边缘,你也感觉不到身边的空间有变化,但你遥看地球时,地球也在近光速的远离你而去。

我们观测到的星系距离,不会超过138亿光年,因为光速是恒定的,而宇宙只有138亿年。但由于空间膨胀速度远大于光速,所以它们的实际距离在460亿光年以内(现在的实际距离)。460亿光年的实际距离是天文学家们通过复杂的计算得出而不是通过观测得到。

这些遥远的星系在发出被我们观测到的光线时,其实离我们相对来说不远,只有4千万到五千万光年的距离,由于空间的膨胀,它们花了130多亿年才来到地球,被我们观测到。

一个星系三个数据:460亿光年以内实际距离,138亿光年以内观测距离,4千到5千万光年的发光距离。不知所述是否正确,如有大神还望指正。


孤烟45280942


光年是距离,光速是速度,这二者有什么关系吗?思维是不是有些混乱?这就好像说,一个人离我有10公里那么远,我看不见他,是因为光太慢了,或者是光太快了,光速的原因。疯了的马和疯了的牛其实没什么关系,所以风马牛不相及嘛!这里的疯不是表示牛和马精神失常,你懂的——扯远了。不过能扯的不是我,而是有的天文学家,比如他们能看到137亿光年的宇宙,说这是宇宙的尽头,那么137年外呢?就不是宇宙了吗?宇宙可是无边际的。宇宙膨胀学认为,所有的天体(注意此天体非彼天体,不要想入非非)都在远离我们而去,拉拉个去,难道地球是宇宙的中心?这岂不是回到了哥白尼以前的时代?还有黑洞白洞之说,大婊砸理论,等等,反正天文学家说的没有人证实,也无法证实,所以,这个世界上最能扯的,最会扯的,扯的最没边的,扯的让人如痴如醉的,就应该是某些天文学家了。我从小的志向就是天文学家,后来逐渐感到扯的功力不够,就放弃了这个梦想,想脚踏实地从基础——当一个挖古墓的地质学家开始研究地球,后来一想光挖墓只能研究地球的一部分,就干脆从大片挖地开始,于是成了一名光荣的农民,一边研究土质一边给地球美容。我觉得这没什么不好。不过,哪天火星上能住人了,我一定抛下手里的锄头,来它一个说走就走的旅行,到一个比较大的星球——火星上去旅旅游。人活着,可以有不敢做的,但一定不要有不敢想的。马云不是说过,...万一要是实现了呢!


来自月亮的他


根据题主提问和对问题的描述,分以下两方面回答一下这个问题。

两个误区:

1.光速是宇宙最快的速度?其实爱因斯坦的狭义相对论的一个前提对光速是这样理解的,那就是“能量和信息传递的速度不能超过光速”。现在确普遍认为,光速是宇宙间最快速度。其实像宇宙膨胀速度还有量子纠缠等都是超光速的。读者感兴趣,可以去自行了解一下。


2.我们的眼睛可以看到东西,并不是我们眼睛发出视线,到达物体,再由物体反射回来,被我们看见。其实质就是,物体发出的光或反射的光传到我们的眼睛,我们才看见东西。就是平常中站在我们三米远外的人都是他身上反射出的太阳光到达我们眼睛,才被看见,只是光速太大了,感觉不出来。

为什么能观测到137亿光年以外?

发生了一个事件,它的光需要传递137亿年才到达我们的地球,被哈太空望远镜接收到,哈勃望远镜呈得相是这个事件137亿年之前的样子。即使这个事件泯灭,我们也要137亿年之后才能接收到这个事件泯灭的相。



抬头仰望天空,我们看到的是宇宙过去的样子。

微言浅见,不喜勿喷,祝好。


科学黑洞


我认为光速不存在,还有一个基本推理。


银河系直径是12万光年。银河系最外端的星球,以地球的围绕太阳速度来算,围绕着银河系旋转一周需要40亿年。宇宙才存在了160亿年。宇宙里面还有更大的星系,它的内圈即使以光速的速度运转,也不能存在。那比银河系大一万倍的星系怎么计算呢,最外圈以光速的运转转一圈160亿年也不够,我觉得这是不可能的。

我认为光没有时间,也没有速度,速度是无限大。

如果光速有速度,一颗恒星(比如太阳)的发出的光99.9999%,不能照到行星上,传到周边星系要几万年,更远的几亿年,恒星才几亿年年,还有落不到星球上的呢。岂不是恒星的光都在路上的么,都在宇宙的真空空间么。全宇宙的真空容纳了恒星的光,真空岂不是均匀布满了能量了么?光的意义就是为了飞向太空。



再进一步推理一下,光与光可以叠加,如果条件可以的话,一个一立方米的真空空间可以容纳宇宙所有的光了。显然是不可能的。

我大胆推测,光是物体基本属性之一,光速无限大,光的功能是向周边环境及时展示发光源物体表面基本情况的。

光还有一个特点,光源与受光面是同步的。如果光没有接受面,光就不能发出,光是光源与接收面之间连接体。

光源自发光源的电子改变,受体的电子也会发生改变。电子改变会对原子本身产生改变,会产生热。而光本身没有热。

光和电的速度都是无限大的。

光电转化肯定会有时间。

对光的测量,因为设备和技术,测量光的电子设备,电子设备转化,很多问题没有得到理解,才产生现在的光速。

我认为光的速度是无限大,传播的时间是无限小。这个东西很难用设备量出来是无限小的。

物理学的理论与应用实践相结合,在光学实验上失效了,因为光速不能被测量,没有设备可以准确的测量。

时间浪费在其他方面,而不是光运行上。

光速度又产生了爱因斯坦的相对论等等。

贝勒大学物理学教授杰拉德-克利弗尔认为,在“量子纠缠”现象中,信息的传播速度似乎比光速快。2007年和2008年的两次实验表明,“量子纠缠”的速度至少是光速的1万倍。真空中的光速等于299,792,458米/秒(1,079,252,848.88千米/小时)。这个速度并不是一个测量值,而是一个定义。

接近30万公里这个数,我觉得很怀疑。你可以查一下数学,物理,化学,所有的常数,没有一个数是接近整数的。我觉得这个数是,当时的仪器的,精确度,导致的出现了这样一个数量的数。测光速的人很多,从18万公里到40万公里,不等。


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