愛因斯坦是否說過光速是不可超越的?那麼宇宙是否在超光速膨脹呢?這怎麼解釋?

未來探索菌


答:相對論說的是——空間中的物體運動速度不會超過光速,並沒有限制空間的膨脹速度。


就好比一個巨大的氣球,氣球上有隻螞蟻,螞蟻最快移動速度為10釐米每秒;然後我們向氣球打氣,使得氣球均勻膨脹,那麼就會出現:

(1)在螞蟻看來,氣球表面距離越遠的點,相對退行速度越快;

(2)膨脹引起的退行速度,和平面內的最近距離成正比;

(3)達到一定距離後,相當退行速度會超過10釐米每秒;

人類就好像這隻螞蟻,我們的宇宙就是這個氣球,而螞蟻的最快速度10cm/s相當於我們世界的光速;雖然相對論限制了物體在空間中的移動速度,但是並沒有限制空間的膨脹速度。

本質的原因,是因為宇宙膨脹導致的速度,是無法傳遞有效信息的,只要無法傳遞有效信息,相對論體系就不會被破壞。


目前,天文學觀測表明,我們宇宙膨脹了138.2億年,可觀測宇宙的真實直徑為920億光年左右,宇宙當前的膨脹速度為67(km·/s)/Mpc,而且處於加速膨脹的過程中。

如果以目前的膨脹速度計算,那麼宇宙間相距146億光年遠的兩處,因宇宙膨脹導致的退行速度,就已經超過了光速。


目前科學家還無法推測宇宙未來的發展方向, 只能猜測三種結局:

(1)最後引力佔據主導,宇宙從大膨脹轉變為大塌縮;

(2)引力作用太弱,宇宙轉變為大撕裂;

(3)宇宙膨脹處於臨界值;

以上觀點是基於宇宙大爆炸理論進行解釋的,該理論本身還存在不完善,對一些現象的解釋模凌兩可,或許在未來,會有新的理論加以補充和完善。


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艾伯史密斯


首先必須說明一點愛因斯坦沒有說過光速不可超越,他老人家只說過有靜止質量的物體速度不能達到光速。。。

這個問題一定要嚴謹,差一兩個字意思可能就完全不同。

宇宙中是否存在超光速膨脹?

這一現象確實是存在的,但是注意這一現象並不違背愛因斯坦的相關學說,因為這一超光速現象是空間膨脹的速度。


而且造成這一現象的原因主要還是因為空間膨脹是可以疊加的,這就好比我曾說過好多次的那個麵包的例子,前一點的膨脹會累加到後一點的膨脹上,所以在距離我們很遠的地方,空間膨脹的速度確實有可能超光速的。

空間膨脹是如何發現的?

宇宙空間是不斷膨脹的這一現象,其實某種程度上還“打臉”了愛因斯坦。因為在愛因斯坦在發表廣義相對論時有一個方程,那就是引力場方程。他在這個方程中設了一個宇宙常數其是為了解釋物質密度不為零的靜態宇宙的存在。也就是認為宇宙大小是不變的。



但1929年,天文學家哈勃通過觀測發現了大多數星系的光譜存在紅移現象,因為他認為整個宇宙不斷在膨脹,星系彼此間的分離運動也是膨脹的一部分,而不是由於任何斥力的作用。


後來哈勃還親自邀請愛因斯坦來觀測紅移現象,隨後愛因斯坦也唯一一次公開承認了自己的錯誤。


科學認識論


宇宙的演化按照現在的主流觀點認為起源於奇點大爆炸,發生在138.2億年前,而現在的可觀測宇宙範圍直徑在920~940億光年之間,可想而知宇宙的膨脹超光速了。

愛因斯坦關於光速不可超越的準確描述是:

有靜止質量的物質達不到光速;

信息的傳遞速度不能超光速;

宇宙膨脹實質上是空間的的膨脹,而觀測到的星系退行只是宇宙空間膨脹的外在表現。距離越遠的天體退行速度越快。
在NASA官網上看過這樣的宇宙膨脹模型,宇宙膨脹就像是做麵包一樣,一個小麵糰膨脹成大的麵包,而麵包中的葡萄乾就像是相互遠離的天體,空間的膨脹使每兩個之間看起來都相互遠離5cm,那麼假如以我們為基點,距離越遠的天體遠離的速度越快。

宇宙膨脹超光速也已經被科學家認可,但這並不傳遞信息,也不是有質量的物質的運動,所以宇宙膨脹的超光速並不會影響愛因斯坦的理論。


這裡是科學黑洞簡單回答,歡迎留言討論。圖片來源網絡侵刪。

科學黑洞


愛因斯坦的相對論確實可以推導出物質的運動速度不可以超過光速,甚至是有靜質量的物質連達到光速都不行。但其實相對論的應用範圍也不是全宇宙所有地方,相對論也有其制約的大前提。



比如說宇宙的膨脹速度,這個膨脹速度就可以超過光速。很多人對此感到疑惑,難道相對論在這裡就不適用了?

確實如此,相對論並不能夠用於反制宇宙本身,宇宙是時間和空間的集合體,它的性質決定了我們宇宙中的各種物理常數和規律。相對論就是在我們宇宙框架下成立的一種理論,其賴以存在的光速不變原理就是我們宇宙自身的屬性決定的。假如我們宇宙外還有其它宇宙,則不同的宇宙物理規律都可能不一樣,光速也不是30萬千米每秒,裡面也可能會有不同版本的相對論。所以是我們的宇宙屬性決定了相對論的內容,我們也不能夠用相對論反過來規定宇宙本身的行為屬性。所以,宇宙膨脹的速度即便超過光速幾個數量級,都不在相對論所限制的光速範圍內。

另外,宇宙膨脹速度雖然帶有“速度”二字,但這裡的速度並不是我們常見的描述物質位置秩序變化快慢的速度了。因為宇宙不是物質,其本身沒有參考標準,也就無從談起什麼運動速度。這種宇宙膨脹速度就像計算機的運行速度一樣,不用考慮相對論效應。


科學探秘頻道


愛因斯坦是否說過光速是不可超越的?那麼宇宙是否在超光速膨脹呢?這怎麼解釋?

愛老頭怎麼可能說這樣的話,狹義相對論中也僅僅是認為存在靜止質量的物體是無法超過光速的,從理論上來看它僅僅只能無限接近光速!但事實上是宇宙的膨脹確實超過了光速,而且在138.2億年的時間裡膨脹出了約930億光年.......

不過請注意,930億光年僅僅是可觀測宇宙大小,而非我們實際的宇宙大小.....但無論如何,930億光年只會小於宇宙實際大小,那麼推論就成立了,因為空間膨脹的速度超過了光速!

那麼如何來定義空間的膨脹呢?似乎我們無法用能量或者質量來形容空間,即使是光子不存在靜止質量但依然可以根據其能量計算出它的相對論質量,但空間如何來描述?長寬高?質量似乎與空間無緣.....但事實上空間的膨脹並不受光速限制,而正是因為空間膨脹帶動的天體,才導致遙遠天體的遠離超過了光速!

一般是2013年ESA的普朗克衛星測定哈勃常數使用比較多,準確數字為:67.3KM/S/MPC,即宇宙膨脹約每隔百萬秒差距(326萬光年)的距離上增加67.3KM/S,如果按照這個速度計算,宇宙大約在140億光年外超過光速,而斯皮策望遠鏡的測定的速度將更大一些,約為74.2,那麼超過光速的距離將會更短一些!

當然無論是哪個速度,終會在某個距離上超過光速,這並非我們的宇宙膨脹加速了,宇宙的膨脹特徵也許早就這一匪夷所思的現象!因為空間的膨脹並非在某處發生,而是在每一處都在發生,看起來經過了暴漲階段的宇宙正在減速,但隨著空間膨脹越來越大,而已經膨脹出來的每一處空間依然在膨脹.....這個疊加將會是宇宙呈現指數級擴張的模式,這似乎是我們宇宙加速膨脹的真正原因所在!

但事實上科學家一直在猜測導致空間膨脹的真正原因,卻一直未能有直接的觀測結果證實,而根據膨脹以及觀測計算,我們的宇宙中能導致宇宙膨脹的暗能量佔了所有物質的2/3以上!

無論是哪個衛星的觀測數據,也僅僅是在數個百分點上有差異,2/3以上的佔比似乎無法改變,這可能導致未來宇宙將走向徹底的大撕裂.....

儘管有很多種猜測,但墨菲定律往往會暗示最壞的情況發生,不過宇宙未來如何似乎與我們沒有多少關係,因為宇宙重啟我們一樣過不了關!!


星辰大海路上的種花家



愛因斯坦的理論確實認為我們的宇宙中任何物體都不能超光速運動,因為有質量的物體在加速到光速的過程中自身質量也會越來越大,所以進一步加速需要的能量也會越來越大,如果想把一個有質量物體加速到到光速,這個物體的質量就會變成無限大,反過來也就需要無限大的能量去推動它,但是我們的宇宙是不存在無限大的能量的,所以愛因斯坦說光速是不可被超越的。

其實愛因斯坦理論中不能超光速的準確說法應該是:在我們的宇宙空間內任何有靜止質量的物體都不能達到光速或者超過光速,在我們的宇宙空間內信息的傳遞速度不能超過光速

愛因斯坦的理論只能制約宇宙空間內的物體,而我們宇宙從138億年前爆炸到現在,可觀測直徑已經達到了930億光年,可以看出宇宙明顯是超光速膨脹的。

宇宙膨脹速度超過光速是因為宇宙膨脹是空間本身的膨脹並且宇宙膨脹不傳遞任何信息,而愛因斯坦的理論只能制約宇宙空間之內的物體,所以說宇宙膨脹速度超光速並不違反愛因斯坦的理論。

研究發現我們的宇宙至今都還在超光速膨脹,而且膨脹的速度越來越快,科學家推斷宇宙加速膨脹的原因主要是暗物質和暗能量在“搗鬼”,因為根據目前的推測,我們宇宙中看不見的暗物質和暗能量才是我們宇宙的主要組成部分,所以宇宙才能加速膨脹。



宇宙探索未解之迷


舉個例子,你工資一直是三千,是一個定值,也是購買力的量度工具。

前年買個水果,需要2個月工資,而現在需要4個月才行。你工資的購買力是固定的,然而物價膨脹了,於是你的購買力就蝦醬了

光也可以作為宇宙尺寸的度量,當宇宙膨脹速度高於光速,那麼用光測量宇宙就不夠用了,就好像用你的工資去比對水果,發現越來越買不起。一樣的。

最後說結論,光速不變原理,其實跟定義無理數一樣,就是定義了一個標尺,然而宇宙的大小已經不適合用這個標尺去表示了,以上


風雨無阻wind


相對論不允許有質量的物質運動速度超過光速,如果達到光速,質量便會加到無窮大,所以相對論不讓攜帶質量和信息的物質超光速。其實,超光速不是不行的,只要不攜帶質量和信息,超光速就是被允許的。宇宙膨脹、量子力學的波函數、快子等超光速是不違背狹義相對論的。

空間膨脹導致一個天體相對於遙遠天體的退行速度超過光速,因為天體之間的距離越遠,則空間在單位時間內膨脹越多,退行速度就相應越高。但天體自身相對於背景空間的運動速度並不快,這才是狹義相對論禁止超光速的速度,狹義相對論效應的討論範圍是這種局域速度。因此,無論由於空間膨脹引起的退行速度有多快,都不會造成時間膨脹效應。

事實上,無論地球相對於背景空間的運動速度有多快,對於地球參照系自身而言,時間沒有快慢的概念,這是因為時間流逝速率是相對於不同的慣性參照系而言。舉個例子,如果地球相對於火星高速運動,那麼,火星上的觀察者會認為地球上的時間過得比火星上慢,但地球上的人不會有任何感覺,地球上的時間變慢只是相對於火星參照系而言。地球上的人該活多久還是多久,但在火星上的觀察者看來,地球上的人能夠活很久,火星上的觀察者看地球就像看慢放電影一樣。


舊事一杯


愛因斯坦:這個我這沒說過。所以題主的第二個問題,基本不存在。

我在別的地方解釋過,愛因斯坦的相對論,包括對光速的描述,不是說這個理論限制了光速是最快的速度,也不是說愛因斯坦說光速是不可超越的,如此認為相對論,這不僅是對愛因斯坦的侮辱,也是對自己智商的侮辱。

為什麼這麼說?

用指甲蓋想一下,怎麼可能有一個理論,來限制客觀世界的某種速度?

這種事情《聖經》這類宗教還幹得出來,你讓一個物理學家說一個理論,說:我規定了,這個宇宙中光速是最快的,沒有什麼能比光的速度快。愛因斯坦這麼描述,那不就成了邪教了嗎?

然後再“科普”一個科學界的“常識”:任何理論,請注意,任何理論,任何科學理論,只有兩個目的:第一,解釋過去到現在的現象;第二,預言未來。

而任何理論,在什麼情況下被推翻呢?在與現實不符合的情況下被推翻——而不是某些人還沒理解這個理論,就開始自己憑藉自己的“常識”意淫,什麼什麼情況下,如何如何。

所以,在物理理論上,不存在誰誰說如何如何,就一定如何如何,不是理論限制現實世界,而是理論解釋並預言現實世界——當然,有一種物理理論除外,這種物理理論的典型就是,這個理論就是這麼說的,你別問為什麼,just use it。這種物理理論叫做:量子理論(哎,沒辦法,這個理論坑挺多的)。


下面解釋一下愛因斯坦提出相對論的過程,以及相對論的緣起。


大家注意,剛才前面說的,任何一個物理理論,不是那些科學家們在家看《還珠格格》吃瓜子吃著吃著塞牙縫了,然後憋出了一個想特立獨行,譁眾取寵的理論(至少當時的科學界不是這樣,我知道今天的頭條存在非常多這樣的“摳腳偽民科”),而是針對那個時代的實驗發現與過去的理論不符,而衍生的修正理論需求。


愛因斯坦的相對論也不例外。


這個理論緣起是,當時的實驗科學家(哪個時代的科學家有理論科學家和實驗科學家兩派,這個大家要清楚),在測量光速的時候,發現光速在任何參照系的情況下,都是固定的光速,而這一點,與經典的牛頓力學完全不同。

牛頓力學說的什麼呢?不同速度的參照系下,測量一個運動的物體,速度也是不一樣的,這叫相對速度。

所以科學家們就想,光速在不同的參照系下,應該速度也不同啊,但是一測發現,不管什麼速度的參照系,光速都是一樣的。

怎麼做這個實驗呢?有一種是這麼做的:在地球軌道上,地球遠離太陽的時候測的太陽的光速,和地球接近太陽的時候測得的太陽的光速,按理說(按照牛頓力學的理論)應該是不同的,但是實際情況,卻是相同的。

這一下子物理學家們崩潰了。

而也就是這時候,愛因斯坦開始以這個為契機,構建自己的相對論。

所以大家去看愛因斯坦那時候的構建,它的基礎就是:我們不妨接受光速是恆定的,不以任何參照系為轉移的這個事實,來重新思考時間和位移的關係。只不過在隨後的公式中,物體的速度不能超過光速(這是個計算結果)。

當然,客觀事實裡也沒有出現這樣的情況。

所以我們可以說,《相對論》是迄今為止解釋我們客觀世界的最好的理論,因為還沒有出現能夠與他不符的客觀事實。


大家明白了麼?


這是對待物理學,或者自然科學的健康心態。


既不要莫名其妙的懷疑,也不要沒有頭腦的迷信。

你要懷疑,可以,請拿出推翻的證據。

你要迷信,也可以,但請不要迷信的時候又懷疑——既迷信,又懷疑,這人生得多擰巴啊,這不等於一邊深深的愛著你的老婆,又成天懷疑她在給你戴綠帽子麼?


我是江南沐雨,縱橫文學《眾神聊齋》作者。


沐雨縱橫眾神聊齋


愛因斯坦講的光速不可超越是指光在三維空間裡的速度是恆定不可超越,但並沒講在宇宙四~十維空間裡的速度不會更高的事耶.好在宇宙四~十維空間裡的光速比三維空間裡的光速分別更快的事實均已被十分嚴格地證明了,所以宇宙膨脹速度超過光速(三維的光速)是指這是在宇宙九維空間裡的膨脹速度而已,不是指三維空間膨脹速度,因每一個宇宙從誕生到消亡的輪迴都是在九維空間裡去經歷的過程.這顯然完全超出了人類現在的科學系統知識範圍了.雖然這些小知識常人都一無所知,但絲毫也不會影響到宇宙膨脹速度就是遵循宇宙九維空間的物理規律的事實.

如來宇宙直徑(7)

2018.5.6統計:

我們的宇宙----"如來宇宙"由於前階段非常努力地大力奪取許多個外宇宙精華,從而導致"如來宇宙"直徑己經爆漲到336421.6742億光年.

最初"如來宇宙"創造成功後的直徑僅有5000億光年.

我們宇宙裡存在的星系數量也就上漲達到64272761.56384189億個星系.

現今"如來宇宙"的自轉的轉速己達到96.38765萬億公里/分鐘.

最初"如來宇宙"的自轉的轉速達到7000億公里/分鐘.

2018.5.4起全天下共劃分有108x2N個宇宙.大多數宇宙直徑是5000億光年左右.

我們宇宙每400億年就是一次小輪迴,每6000億年就是一個大輪迴.我們現處於第三次大輪迴中的第15次小輪迴的第193億年時代.即還有207億年後這次大輪迴才結束而進入第四次大輪迴的第一次小輪迴的進化之中.

全天下共有108x2N個宇宙存在,均各自不斷輪迴進化之中.


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