宇宙膨脹速度會超過光速嗎?

黃丹誠


宇宙膨脹的速度本來就是超越了光速的,這是早就已經得到了證實的,只是我們要了解的是這裡說的宇宙膨脹的速度和一般的物質運動的速度還是有一些不同的。


我們都知道光速是宇宙中最快的速度,的確,不論是理論計算還是實驗測量,物體運動的速度都是無法超越光速的。科學家用迴旋加速器加速粒子,會發現當粒子的速度被加速到光速的99.9%左右的時候,再想進一步加速是很難做到的,因為根據相對論可以知道,當物體的速度無限接近光速的時候,物體的質量就會發生顯著的變化,到最後想要加速的話將會需要無窮多的能量,這在理論上是無法做到的。

為了瞭解宇宙膨脹的速度為什麼會超越光速,那麼首先就得了解一下什麼是宇宙膨脹。宇宙膨脹理論是根據美國天文學家哈勃於1929年在觀察銀河系周圍的星雲的時候發現的所有的星雲都在彼此互相遠離,並且離得越遠離開的速度也就越快這樣的一個天文觀測結果而得出的一個結論。這個結論認為:宇宙是不斷膨脹的,宇宙中所有的星系都在相互遠離,並且離得越遠的相互離開的速度就越快。

根據宇宙膨脹理論,我們可以把整個宇宙比作是一個巨大的氣球,而各個星系就是氣球上的斑點。隨著氣球的膨脹,各個斑點之間的距離越來越大,如果宇宙是不斷膨脹的,那也就是說氣球的表面不斷向外膨脹,則表面上的點彼此就離得越來越遠,

其中某一個點上的人將會看到其它所有的點都在退行,而且離得越遠退行速度就越快。

一直以來,科學家都在試圖測量宇宙膨脹的速度,其實宇宙膨脹的速度不是一個常數的,宇宙膨脹的速度也是相對而言的,如果兩個星系離得越遠的話,那麼膨脹的速度就越快,離得近的話就反之。為了測得宇宙膨脹的速度,我們需要知道一個常數,那就是宇宙膨脹率,也稱為“哈勃常數”,雖然不同時期測得的數據不一樣,但是還是有一些參考價值的,現在最新測得的宇宙膨脹率是67.80±0.77km/s/Mpc(Mpc指百萬秒差距,約等於326萬光年)。簡而言之,如果兩個星系之間的距離是326萬光年的話,那麼其因為宇宙膨脹增加的退行速度就是67.8km/s左右,如果距離加倍的話,那麼退行速度也會加倍,以此類推。


根據這個膨脹速度計算,可以得出的宇宙的年齡為144億歲左右,因為如果兩個星系之間的距離為144億光年的話,那麼由於宇宙膨脹帶來的退行速度將會超越光速,也就是說,在地球上理論上能夠看到的最遠的地方就是144億光年外的星系。那麼這裡的膨脹速度為什麼會超越光速呢?是否違背了相對論呢?其實宇宙膨脹速度是一個很宏觀的概念,由於宇宙膨脹的速度不同於物體運動的速度,更重要的是宇宙膨脹的退行速度不會攜帶任何信息,所以這是不違背相對論的。


鏡像宇宙


從某種意義來說,宇宙的膨脹速度確實是比光速還快,但是當我們說宇宙膨脹時,我們的意思是宇宙中的所有距離都隨著時間變大。此外,它們都以相同的速度變大,在宇宙的任何地方。

答案其實有點複雜。然而,如果我們做一些簡化的假設,最重要的是一個叫做哈勃參數的參數是恆定的,並且將永遠保持不變,我們可以得到以下的答案:

以目前的膨脹速度,宇宙中的距離將在大約90億年後增加一倍。

宇宙本身會變得8倍大,因為它是三維的,每個維度都會變得2倍大。2 ^ 3 = 8

請注意,這意味著星系離我們越遠,它移動得越快。為什麼?讓我們來看看:

一個距離我們100萬光年的星系,在90億年後也將是200萬光年。所以在這段時間內,它似乎移動了100萬光年。

另一個星系,現在距離我們200萬光年,90億年後距離我們400萬光年。所以它似乎在同一時間移動了200萬光年。

另一個星系,現在離我們400萬光年,90億年後將離我們800萬光年。所以它看起來移動了400萬光年在相同的時間內。

這個觀測結果,離我們更遠的星系運動得更快,被稱為哈勃定律。

那與光速的關係呢?所有距離我們不到140億光年的星系都比相對於我們的光運動得慢。

然而,哈勃定律說,距離我們更遠的星系運動得更快,所以目前距離我們140多億光年的星系比我們周圍的光運動得更快。

這與相對論有矛盾嗎?不,因為沒有什麼比光速更快。這裡有一個“漏洞”來自於速度是相對於空間的度量,但是在這個例子中空間本身在膨脹,所以速度不再有意義。

結論是:宇宙在以恆定的速度膨脹,而不是速度。空間中的物體,比如星系,移動是因為空間本身在膨脹。所以如果它們足夠遠(即超過140億光年),它們的運動速度就會超過光速。因為宇宙本身在運動。


萬物未解之謎


宇宙膨脹的速度沒有超光速,我們觀測到的紅移現象發現宇宙在超光速膨脹,這個速度不是單一星系的自身速度,是與其它星系之間的相互遠離速度。與光速的定義不矛盾。


光速指的是靜止質量為零的光子在真空中的傳播速度,大約30萬公里每秒,是目前在宇宙中發現的最快速度。這是光子的自身速度,不是相互速度。並且這個速度是恆定不變的,只要傳播介質不變,它是不會發生變化。

我們的宇宙目前可觀測的範圍大約是950億光年,950億光年指的是直徑。以大爆炸理論為宇宙誕生依據的話,我們的宇宙誕生至今大約有138億年,就算大爆炸以光速擴散了138億年,也就是一個138億光年為半徑的球型,直徑也只是276億光年,竟然比我們能觀測到的宇宙還範圍還小。這是為什麼?

哈勃太空望遠鏡觀察到的星系紅移現象證明宇宙中各星系都在相互遠離,並且相對距離越遠,其相互遠離的速度越快,甚至超過了光速。光速不是宇宙中最快的速度嗎?怎麼能被超越呢?


光速是光子自身的傳播速度,不是兩道方向相反光線的相對速度。而宇宙膨脹速度是多方面的,大爆炸的張力使各星系向外擴散,各星系之間的距離也不停增大。但這不是星系自身在空間上的移動,是爆炸的推力體現在空間擴張上的效果。就好比你吹一個氣球,氣球越吹越大,類比宇宙空間越來越大,原本在氣球表面上靠的很近的兩個點現在彼此離的遠了,如果兩個點原本相距更遠一些,在氣球吹大後,它們之間的距離也會增加的更多,是兩個點自己移動變遠的嗎?不是的,因為你把氣球吹大了,它們之間的空間增大了的原因。那兩個點在氣球表面上的原始座標位置並沒有移動。這不是兩個點的自身速度,與光速是光子自身的移動不同,兩個點嚴格說都沒有動,是空間在動。但星系必竟不是氣球上的兩個點,它們自身在宇宙中也會移動,星系與星系之間的斥力加上空間的不斷擴大,就表現出了星系間相互遠離的現象,並且象氣球上的兩個點,如個原本相距越遠,其相互遠離的速度更快。但空間的擴張我們是看不到的,在我們看來速度都變成星系的了,所以看起來星系移動超光速了。注意這個超光速是相對速度,是兩個星系間的相互遠離速度,並不是單一星系自身的移動速度。除掉兩個星系之間的運動差速,再減掉空間的擴張速度,你再看星系的自身速度有沒有超光速?離光速還差得遠。



所以宇宙的超光速膨脹現象不是星系自身的移動速度,是相對速度。其它有質量的物體不能達到光速的理論並沒有被打破。


宇宙天問


宇宙的膨脹速度是可以超過光速的。

按照宇宙大爆炸理論,宇宙一開始經歷了一個暴漲階段,在大爆炸後10^-35秒,暴漲開始,暴漲的時間非常短,只持續了10^-33秒,但宇宙經歷了100次翻倍,尺度變成原先的10^30倍。

指數級翻倍的概念是很可怕的,聽過那個農夫向國王要糧食的故事吧?而宇宙在暴漲期是經歷了100次翻倍。

這個速度不知道把光速甩幾條街了。

但這並不違反相對論,因為暴漲的是時空本身,相對論規定的是:有靜止質量的物體運動速度不能超過光速。

時空本身的膨脹可以理解為一個氣球,你在氣球上畫一些點表示物質,當你把氣球吹大時,點並沒有移動,膨脹的是氣球本身。

當然這只是一個比喻,氣球本身也是由物質構成的,它的膨脹速度不能超過光速,但時空本身可以。

另外一個物理現象:量子糾纏也是超過光速的,兩個粒子無論相距多遠,都能瞬間感應到對方。

這也沒有違反相對論,按照量子力學,這兩個粒子在沒有被觀測前,本身就是一個整體的概率波,並非實體。

量子糾纏的“本質原因”我們還不是太瞭解,但它並不是有一種具有靜止質量的粒子,在糾纏態的兩個粒子中傳遞信號,如果是這樣,就違反相對論了。


丹讀


不可能,當一種極限速度出現時就是極限,要出現就是另一宇宙,不知在哪裡。


春江帆影491


朋友,你可以分析下目前可觀測宇宙的範圍為920億光年 而宇宙的年齡為137億年,就是說在太初宇宙產生第一束光開始到達地球的最遠的距離約為137億光年,但為什麼會看到超過900億光年距離開外的空間?正是由於宇宙的膨脹速度一直超過光速並且一直在膨脹,所以今天看到的遠在137億光年外的東西早已經膨脹到離地球900億光年的距離去了😁


歲月的天空4


若同意大爆炸理論,則宇宙之膨脹速度應大於等於光速。若光速超宇宙的膨脹速度,則光會觸碰到宇宙的邊界,或者穿過去,或者彈回來,以宇宙並無可阻擋光傳播的柵欄來說,光是會穿過去的,而光到達的地方即是宇宙範圍,前後矛盾。故而,光速小於等於宇宙膨脹的速度。


劉衛64857208


首先光的速度是恆定,光速能夠追得上可以觀測本宇宙邊界時說明宇宙膨脹速度低於光速,反之,光速追不上觀測不到宇宙邊界時說明宇宙膨脹速度高於光速。宇宙膨脹速度呈波浪正弦擴增。


擦肩而過的世界


都是違背科學的討論和認識,難道外圍無阻力?個個說的自以為是。


原黃烈平


我個人認為,由熱穩定有關。熱存在即物質存在。無熱象可能不存在物質。無物質也可以說宇宙外。


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