根據愛因斯坦相對論,任何物質都不能超過光速,爲什麼還會有宇宙膨脹速度超過了光速的說法?

陳遠山2


正是埃德溫·哈勃(1889年-1953年),一位美國天文學家,通過測量一些遙遠星系的紅移,觀察到宇宙正在膨脹。當他測量它們的相對距離時,發現遙遠星系的紅移隨著距離的增加而增加。對這一現象的唯一解釋是宇宙在膨脹。這被稱為哈勃參數。對這一參數的最佳測量結果是68公里每秒每百萬秒差距。



自從1929年這一發現以來,科學家們一直試圖更準確地測量宇宙的膨脹速率-哈勃常數。到2012年,NASA的斯皮策太空望遠鏡已經做出了有史以來最精確的測量,它是74.3±2.1公里每秒每百萬秒差距。但是,最新的報告說宇宙膨脹的速度比天文學家先前認為的要快5%到9%。

目前哈勃常數的精確值是每秒73.2公里每秒每百萬秒差距。因此,宇宙每百萬年擴展0.0073%。換個角度看,宇宙物體之間的距離應該會在98億年後翻倍。

這是一種公認的理論,即宇宙不是有限的,它沒有一個“中心”,星系從各個方向加速。更恰當的方法是,“空間”在膨脹,所以星系之間的距離在擴大,而星系本身卻沒有。本質上,不同的星系以不同的速度相互運動。星系距離越遠,它們分開的速度就越快。如果哈勃常數是73.2,那麼在超過4百萬秒差距的距離上,星系的後退速度似乎比光速要快得多。


因此,宇宙膨脹的速度確實比光速要快,也許更令人驚訝的是,天文學家現在能看到的一些最遙遠的星系正在以比光速更快的速度離開我們!由於它們的巨大速度,這些星系可能不會對我們永遠可見。它們中的一些現在正在發出它們最後一點的光,它們將在幾十億年後到達我們的視野中。在那之後,我們將觀察到他們凍結和褪色,之後永遠不再被看到。

然而,“宇宙膨脹的速度快於光速”的說法被誤解了。如前所述,是星系之間的空間在伸展。相對論沒有被違反。我們需要明白,現在(在我們觀測時)遙遠星系的真實運動對數十億年前發出的光沒有任何影響。換句話說,在發出光的時候,星系的移動速度並不比光速快,因此,當星系離開我們的時候,光能夠向我們移動。因為我們知道最遠的物體後退得最快,所以我們可以看到,在發出光之後,星系離開我們的速度比光線所處的位置要快,而且這種差距只會隨著時間的推移而增大,而星系和發出的光之間的距離也在不斷增加。因此,我們很容易就會遇到這樣一種情況:即星系不斷地以越來越快的速度移動,最終達到並超過相對於我們的光速,而它在數十億年前發射的光以每秒299,792,458米的速度到達我們。



你可能會感興趣的是,哈勃太空望遠鏡計算了一個遙遠星系的距離。這個星系名為GN-Z11,僅在宇宙大爆炸後4億年即133億年前存在,這意味著科學家們正在“看到”130億年前的星系。然而,它現在的實際距離是320億光年,用11.10的紅移來計算。這幾乎相當於光速的0.99%。


如果你有其他見解,可以在下方評論哦,我相信你的評論可以一針見血。


趣味說


確實是這樣子,愛因斯坦的狹義相對論限定沒有什麼東西的速度能夠超過光速,而“空間”正是“沒有什麼東西”,所以宇宙膨脹速度可以超過光速。關於這一點,需要明白宇宙膨脹究竟是怎麼回事。

宇宙空間的膨脹不是從某一個點開始,其中物質在空間中超光速運動。事實上,宇宙空間無處不在膨脹。由於空間膨脹的疊加作用,這就會導致空間中兩個物體的距離被拉遠,並且本身距離越遠的物體被分開的速度也會越快。

想象一下,如果現在有個物體距離我們1米,經過1秒之後,由於空間膨脹,使得我們與這個物體的距離增加到2米,所以這個物體的退行速度為1米/秒。同樣的道理,如果有個物體最初距離我們100萬公里,由於空間膨脹的疊加效應,經過1秒的空間膨脹後,這個物體與我們的距離增加到200萬公里,這意味著這個物體的退行速度為100萬公里/秒,遠遠快於光速。

因此,空間膨脹的速率與距離有關,距離越遠,速率越快。如果按照目前的哈勃常數(70 (km/s)/Mpc)來計算,當距離大於140億光年時,空間膨脹的速率會大於光速。再過10^18秒,即大約320億年之後,宇宙的尺寸將會膨脹為現在的兩倍,那時的可觀測宇宙半徑將會達到930億光年。

至於狹義相對論所說的速度是一種局域速度,相對於靜止的背景空間,物體的運動速度是無法超光速的。因此,由空間膨脹引起的相對運動是可以超光速的。


火星一號


  • 有靜止質量的物體速度極限達不到光速;


  • 能量和信息的傳遞速度超不過光速C。

宇宙膨脹的是空間並不是物質,換一種說法是宇宙膨脹超光速並不是狹義相對論中的速度。並不違反相對論。


宇宙膨脹其實較難理解,它並不是簡單的天體或者星系在相互遠離。宇宙膨脹速度也並不是簡單的星系退行速度。宇宙膨脹是整體空間的膨脹,宇宙年齡是137億年,而可觀測宇宙半徑達到460光年。距離我們越遠的星系或者天體退行速度越快。宇宙膨脹就像是吹氣球,氣球上的點點就是哥哥星系,隨著氣球體積的增大,點點的相互遠離的速度就越快。可想而知,當距離足夠遠的時候,相互遠離的速度是可以超光速的。

之前回答過一道題,說假如蟲洞存在,穿過蟲洞瞬間到達遙遠的地方,速度超光速。其實跟本題有異曲同工之妙,以兩點間距離除以時間得到的速度確實是超光速,但是假如是真的通過蟲洞那麼它的距離就不能按照兩點間長度來算。回到本題宇宙膨脹是空間各個點都膨脹,我們看到的表象或者是結果是星系可能超光速退行,其實質上是空間的膨脹放大,它跟常規意義上的空間不變,星系的運動速度是兩種概念。

根據我自己的理解我再舉一個例子,假如人體有一種極限就是極限速度10m/s,任何人都超不過,但是如果把他放在傳送帶上,就可能超過10m/s同時並不違反人體極限速度。這個例子可能不正確,請謹慎思考。

結論:相對於觀測者在局部的慣性系中,經過其領域的有靜止質量物質不能達到光速。而宇宙膨脹的是空間本身,其速度超光速不違反狹義相對論。

引用網上看到的一句話:光速是因果性傳遞速度的上限,但是宇宙膨脹不具有因果性傳遞。

以上就是我的簡單回答,歡迎關注點評。


科學黑洞


首先弄清楚為什麼說光速是速度的極限,其實愛因斯坦所說的光速無法超越,是一個有靜止質量的物質無法達到光速,因為當一個有靜止質量的物質會隨著運動速度的增大而增加,那麼達到光速他的動能將會無窮大,而質量與能量是等價的,既然動能無窮大,其質量也會無窮大,顯然這是不可能的,這就是為什麼說任何物質都不能達到光速了。


而光為什麼會可以呢?因為光靜止的時候是沒有質量的,它只有動量。也就說在運動過程中他才有質量,所以光速達到了速度的極限值。

而宇宙膨脹和這個就不同了,宇宙膨脹其實就是空間的膨脹,空間膨脹並沒有攜帶質量與信息,顯然它與愛因斯坦的相對論並不違背。


宇宙探索未解之迷


相對論所規定的物質速度不能超過光速和宇宙膨脹速度超過光速並不矛盾。



首先,宇宙不等同於物質,宇宙是時間和空間的總和,即包括時間,也包含空間。你總不能把一個具有時間屬性和空間屬性的東西稱之為物質吧?

所以,首先從宇宙的定義就可以知道,宇宙膨脹速度不在相對論討論的範圍之內。相對論研究的是宇宙體系下各種物質的速度,而不是去規定宇宙本身的性質。



其次,從相對論的起源來看,它是基於光速不變原理而推倒出來的。而光速為什麼不變,為什麼剛好是299792458m/s,而不是49999999m/s,或者是12345679m/s。沒人能夠解釋。我們只知道我們的宇宙從爆炸後,就神奇的規定了光速的值就是這麼多,且永遠不會變。這就是我們宇宙的根本屬性之一。如果宇宙大爆炸時奇點的屬性不同,可能就會產生光速不是299792458m/s的宇宙,且光速還會變。這時候,相對論就得修正一下了。

所以,相對論是基於特定宇宙屬性下(光速不變)推出的一個理論,它不能反過來去規定宇宙的屬性,而是宇宙的屬性(光速的性質)規定了相對論的形式。而宇宙膨脹的速度,就是宇宙自身的一個屬性,可能和奇點的狀態相關,相對論無法去研究。你把宇宙膨脹速度套用的相對論上面,就類似於你用相對論去解釋光速為什麼不變吧,這一聽就不合邏輯,是自相矛盾的。



另外,相對論定義的速度,是物質在一個參考系內單位時間移動的空間距離。而宇宙,你如何定義這個距離?因為宇宙沒有一個參考系。

所以,宇宙膨脹速度更本就不能用相對論去研究,也不會違法相對論。

喜歡我的回答,關注一下吧~


PhD肖


其實第一條回答是正確的,但是有人不能理解。我就舉個例子:

小兔子在兔子星球快樂的生活著。兔子星球滿是茂密的青草。兔子教授說,沒有物體的速度可以超過100m/秒,原理是當速度越大,草的阻力越大,當物體速度大到一定程度時就會形成一種平衡,也就是你動力再增加,速度卻無法提升。有一天,人類探險家王二小來到兔子星,小兔子們熱烈歡迎,並派遣出兔子教授向人類學習知識,王二小堅定的認為宇宙最大速度是光速,兔子🐰教授卻懷疑這個外星人👽是個冒牌貨。然後王二小說兔哥哥,那要不我帶你坐一次我們的亞光速飛船。兔子教授想了想“像我這樣精的跟猴兒一樣,應該吃不了虧。沒準還能學他一兩條重要物理知識”。然後兔子教授就跟王二小上了飛船。

飛船“嗖”的一聲就飛到了地球,兔子教授驚叫“我靠,原來我都是錯的,或者是我所感覺到的嗖的一聲其實已經過了數萬年?”

王二小很無奈,回到地球就把兔子教授交給了後廚。

可是,當班的廚子他二大爺過六十大壽,溜班走了,只剩下小徒弟王二丫。話說這王二丫並不會做紅燒兔頭,只好悄悄點了一份美團外賣。

但是,兔星探險團表彰大會上,政委參謀王中王祖上可是有名的川菜廚子,據說給乾隆皇帝做過兔頭,家裡至今還有一件帶補丁的黃馬褂。當這道紅燒兔頭端上來的時候,王中王政委微微一笑,目光斜盯著王二丫,王二丫心臟蹦蹦跳。只見王中王教授開口說了一個字:這就不是正宗的佛山長耳兔!

話音一出,王二丫差點尿了褲子,好在王二小是她的姑媽的小舅子的同學的父親的二姨太的健身教練的客戶,王二小立馬接過話:王政委好厲害,這是取自tur star ,用法國巴黎專做兔肝技法釀製的82年兔頭,果然不愧是祖傳靈秀,厲害👍。王中王擺擺手,這不算啥,不算啥。

話不多說,頭條有限,酒過三巡,各回各家,各找各媽。唯有小徒弟王二丫悄悄留了下來,她躲在廚房的角落,悄悄的從垃圾桶裡翻出已經被她練手試刀砍壞的兔子教授。但是那一對長耳卻保存完整。王二丫好奇的把那對兔耳朵待在了頭上。頓時她感覺熱血沸騰,氣脈翻漲。眼睛變紅似火,心裡一種貪婪之氣彷彿暴漲了萬倍
。只見她縱身一躍,衝破屋頂。在浩瀚的夜空中,映著碩大的滿月,極速跳躍於城市的樓林,直到....作者的粉絲超過100個


默罕默德阿加西


速度是相對的,超過光速是正常的,但這和相對論並不矛盾,之所以很多人理解不了,並不是理解力的問題,而是很多科普文章斷章取義,搞得大家很神秘。今天,我用很多人能理解的方式來解釋這個問題。

第一,比如宇宙膨脹的速度就是大於光速,太陽朝相反方向發射的光,兩者之間的速度也是超光速,同樣,站在地球上的你我,相對於宇宙膨脹的速度也可能是超光速。按照很多人的理解,那豈不是你我的質量要無限大,顯然這是錯誤的。

第二,相對論並不反對速度超光速,它反對的是通過施力加速的方式,無法達到光速。相對論成立有個前提,即等效原理,可以理解為物體受到的力的效果,等同於物體做加速度的效果。同時,力的傳播也是有速度的,最快為光速。理解了這兩點,就可以理解為什麼說物體達不到光速。因為力的傳播也是有速度的,當物體速度越快,物體加速效果就會越小,假設物體達到了光速,這時力的效果傳遞也是最快,達到光速,那麼此時,力對物體的加速效果為0,即物體不可能超越光速。這也能理解,為什麼此時物體的質量無限大,並不是此時物體增加了物質,達到了無限大(難道比已知宇宙的質量還大嗎,這顯然是悖論),而是無論多大的力施加給它,加速度的效果都趨近於0。


阿甘166013002


好比方說,人類在地球表面上奔跑,一般博爾特那個衝刺速度差不多就是極限了。最快四十多公里一小時吧,目前人類衝刺很難達到50公里一小時的。

可是如果地球本身在飛速膨脹,博爾特和你面對面站著不動,你們之間拉開的距離就超過50公里每小時了。

宇宙空間膨脹導致星系間遠離速度超過光速,大概就是這樣的吧。


奇葩革命


宇宙中可能唯一沒有質量的物質是空間了!愛因斯坦指出的是有質量的物質運動速度無法超過光速,而宇宙空間恰恰是沒有質量的物質膨脹,所以空間膨脹超過光速當然也就不奇怪了。這也證明了,光速有極限,光子一定是有質量的。


13995093251


相對論關於有靜止質量的物體運動速度不可能超過光速,是有條件的,它就是物質運動有信息,能量的傳遞。而宇宙各星系團因膨脹超光速,星系團之間無能量信息傳遞,只是距離的加大,這與相對論不違背。


分享到:


相關文章: