03.05 假设有一颗恒星以光速离我们远去,那它发出的光我们是不是永远看不到?

深秋177421715


假设有一颗恒星以光速离我们远去,那它发出的光我们是不是永远看不到?

从某种意义上来理解的话确实是这样,如果光源以足够高的速度远离,那么我们将永远都无法看到它发出的光线....因为这些光线的波长将被拉长至电磁波段,无论是哈勃还是TESS,或者未来的詹姆斯韦伯都无法从电磁波段来检测到它们的存在......但FAST可以,绿岸射电望远镜也可以,未来的平方公里阵列更可以!

光速不会因为光源的移动发生改变,但它的波长会发生改变,如果速度足够快那么无论是靠近还是远离,都将向波长的两端移动,最终进入电磁波段!

可见光只是电磁波段中的一小段而已!

题主需要搞清楚一个概念是,光速远离的恒星并非是恒星自身的原因,而是宇宙膨胀所导致的,这也是广义相对论下所允许超光速物体远离的唯一原因!

这也是不违反狭义相对论下进行光速旅行和超光速旅行的唯一方法,至少到现在为止是这样,也是《星际迷航》和《三体》的曲速与曲率飞的理论基础!如果你有兴趣,不妨留言讨论下!


星辰大海路上的种花家


看不看得到不在于恒星离开的速度,而在于它与我们的距离,是不是在视界之外。

恒星本身是不会以光速运动的,宇宙膨胀是时空的膨胀,不是物质的运动,因此不受光速限制。而恒星移动也就不会出现时间膨胀效应,这一点很重要!

爱因斯坦狭义相对论告诉我们,光速不变,光速极限。光度不变就是光速在真空中每秒约30万公里,不管在什么情况下都是不变的,不管是以光速相向而行,还是背道而驰,其速度都是每秒30万公里;光速极限就是任何有静止质量的物体,无论采取怎样的方式和能量,都无法达到光速,更无法突破光速。

一个移动物体发出的光,不管这个移动物体速度多快,都不会跟着这个物体跑掉,只要这个光源没有遮闭或者定向,依然会以光速向四周扩散。

但光速会发生密度改变,向我们靠近时会压缩加大密度,因此产生光谱蓝移;远离我们时会疏散降低密度,因此发生光谱红移。这就是光速的多普勒效应。利用这个效应,科学家就能知道远方的星系是靠近我们还是离开我们,速度有多快。

所以我说,不管恒星以什么样的速度离开我们,只要它发光的位置在我们可以接收的距离和时段以内,我们就能够看到这束光线。这就是所谓的视界。

比如100亿光年距离发出的光,我们在100亿年后就能接收到,尽管我们接受到这束光时光源早已经不在那里了。通过光谱分析,我们会发现它是向我们靠近还是离去,离去或靠近的速度有多大。

但我们接收光速离开我们的恒星有一定的距离或者范围要求,就是我们常说的视界。

科学界普遍认为,我们宇宙起源于138亿年前的大爆炸,时空从那一刻开始,并一直在扩展膨胀。大爆炸开始时有一个暴涨期,这个暴涨期时空扩张是超过光速的;现在宇宙膨胀也在加速,2013年欧洲航天局运用普朗克卫星测得的哈伯常数为67.80±0.77(km/s)/Mpc,Mpc是百万秒差距,1个秒差距约3.262光年,也就是约326万光年远的星系离开我们的速度约68公里每秒,越远的星系离开的速度就越大。

宇宙有930亿光年的可视直径,时空膨胀是均匀膨胀,各星系相互远离,简单计算就可得出最远的星系时空膨胀速度大大超过了光速。

这样就有了两个视界。一个就是大爆炸开始时的30多万年之前,一个是现在最远以超光速离开我们的星系。

大爆炸开始,一切都处于混沌状态,物质的极端密集程度无法使光线发出,一直到30万年后,才产生第一个中性原子,才发出第一缕光线。

因此,就产生了宇宙诞生后第一个视界,在这以前的事物人类目前还无法观测;另一个就是远方的星系正在以超光速远离我们,这也会有一个视界,就是那个视界之外的星系之光永远也到达不了我们这里。

这两个我们无法看到的视界以外的星光,其实完全与超光速运行没有必然关系;两个视界一个是光线没有发出,无法探知;一个是远方的星系距离我们太远,其发出的星光虽然一直在向我们走来,但一直到宇宙毁灭也到达不了我们的视野。

所以,我们能不能看到恒星发出的光,与恒星离开我们的速度并无很大关联,而是与宇宙建模和恒星距离有关。

这一点我们随便就可以证明。比如手电筒发出的光,是以光速前行的吧。但无论你射向哪里,我们都可以同时看到光柱。这说明手电光虽然是以光速远离我们,但也以光速靠近我们,所以我们能够看到它。

科学界的宇宙视界理论,正是基于宇宙大爆炸理论得出来的。宇宙大爆炸理论认为,宇宙起源于一个无限小的奇点,膨胀到今天肯定是有限的,只要基于这个理论,就没有无限之说,因此不能由此推断出无穷论。

宇宙无始无终无限大,是牛顿时代建立的绝对无限宇宙体系,那是一种静态宇宙体系,宇宙恒定不变;爱因斯坦1916年广义相对论发表后,基于大爆炸宇宙论建立起了有限无边的四维宇宙模型,而且迄今为止,所有的观测发现都支持这种模型。因此静止无限的宇宙模型就被摒弃了,大爆炸宇宙论是目前科学界公认的标准宇宙模型。

结论:恒星由于空间膨胀超光速离开我们,只要不在视界以外,我们没有理由不看到它们。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


答:如果真的以光速远离我们,那么我们将看不到恒星发出的光线;如果无限接近光速,那么我们看到的恒星光线,会发生严重的红移效应,直到我们的仪器无法探测。


光速不变原理,适用于任何参考系,所以无论恒星以多大的速度远离我们或者我们远离恒星,恒星发出来的光线都是以光速c运行。



相对远离的物体,对方发出来的光线,到另一方接收光线,会发生红移效应,表现为接收方看到的波长比发射方的波长更长,相对运动的速度越大,这种差别越明显。


如果相对远离的速度无限接近光速,那么在理论上,发出的光对于接收方就会发生无限红移,波长越长的光子能量越低,所以接收方探测到对方的光线会越来越弱,直到仪器也无法探测到。



从恒星的参考系来看,当恒星的远离速度无限接近光速的时,恒星所在参考系的时间接近停止,时间流逝速度变慢,那么恒星就相当于不再发出光线,那么我们当然就看不到恒星了。



当然,这只是理论上的分析。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


有质量的物质当然不能以光速运动,这也包括恒星。这是相对论限制了的。

根据宇宙大爆炸理论,我们的宇宙已经诞生了138亿年,但我们观测到的空间直径有920亿光年。这个事实告诉我们,宇宙空间的膨胀远超光速。空间的膨胀速度超越光速是不违背相对论的。空间的膨胀会带着处于空间中的星体远离我们。



你可以想象一下,在一个气球的表面,有几个点。气球膨胀的时候,彼此之间距离较近的点之间分开的速度与较远的点之间分开的速度较慢。和气球膨胀相似的是,离我们越远的星体离开我们的速度就越快。

当恒星离我们住够远的时候,它离开我们的速度可以超过光速,这时,它发出的光就永远也到达不了地球了。这就好比一辆时速100公里的汽车在一条以时速300公里变长的公路上行驶,它永远也到达不了目的地。所以人类观察到的宇宙会有一个边界的,目前这个边界的直径是920亿光年。

图:目前我们观测到的宇宙,以及地球在宇宙中的位置

从宇宙膨胀的速度来看,这个宇宙对于人类目前的科技水平来说,它是无边无际的。但对于物理学来说,宇宙是有边界的,这个边界的直径就是920亿光年。因为物理学只研究我们能够观测到或者影响到的事物,超出这个范围,它就不是物理学的研究对象了。


讲科学堂


是的,假如恒星光速远离,它发的光我们是看不到了。但不一定永远看不到。

根据问题描述,题主想问的应该是关于宇宙膨胀的,而这正是恒星光速远离的唯一方式。因为根据相对论,物体运动是不可能达到光速的,但是宇宙膨胀是时空自身的膨胀,不在此限。



而按照目前的观测结果,得到一个哈勃常数,根据哈勃常数可以计算出当天体离我们多远距离时,膨胀导致的天体远离速度刚好达到光速。而这个数值刚好大致等于宇宙的年龄乘以光速。也就是大约在138亿光年处,天体的退行速度就达到光速了,超出这个距离,天体就不可见了。



另一方面根据宇宙年龄和宇宙膨胀系数,我们能确定宇宙诞生后的一个可观察宇宙的理论值范围,超出这个范围的天体我们是无法观测到的。这个值现在被确定为半径465亿光年。它所代表的是:138亿年前的天体发出的光刚好到达我们的时候,由于宇宙膨胀,该天体现在已经处在离我们465亿光年处了。

这里需要注意的是:这个现在理论上在可观测宇宙边缘的天体并不是离我们最远的天体,因为更远的天体在宇宙初期急剧膨胀中已经超光速远离我们了,它发出的光子永远到达不了地球,这就是题主问题描述中的问题的答案——在可观察宇宙以外还有更多的天体,但宇宙不一定是无限的。宇宙有限还是无限不是按照这个思路来的,所以就不在这里讨论了•ᴗ•(其实是写太长了_(:D)∠)_ )


星宇飘零2099


先指出达到光速是不可能的,除非这么多年的物理探索都是错的;

其次光线既然向地球发出了,说明它肯定会达到地球(中间不考虑其他的因素);

最后,由于存在相对运动,光线会发生红移,一般只要波长大于760纳米的光波,人眼就识别不了了,也就是不可见,只有靠仪器了。

原因:

①由于物体在高速运动时,相对论效应不能忽视,所以高速状态下的质量会变大,并且随着不断逼近光速,质量会上升到无穷大,而进一步的加速已经不可能实现了,因为没有这么多的能量提供。

②光速是恒定的,在任何观察者眼中,大约每秒30万公里的数值是不会变的,也就是说,恒星某个时刻发出的光,都会独立的向远处传播。因此是可以传播到地球的。

③参考电磁波的多普勒效应,由于恒星在以无限接近光速的速度远离我们,因此我们接收到的将是无限红移的光波(也就是光频率无限变小)

见上图公式,fb是我们接收到的频率,fa是恒星刚发出时的频率,v是远离速度。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


可以这样假设:地球出轨了,光速远离太阳。

那么,太阳发出的光,与地球远离的速度是一样的,光的波粒二象性,无论哪一种象性都是无法追上地球,光波或者光粒子无法打到地球上产生漫反射,我们无法看到光,我们会认为太光源丢失了,或者太阳变成了黑洞。


所以,除了两星体擦肩而过的一瞬间,我们永远也看不到它。


快乐剪影


可以看得到。因为它发出约光是向我们奔来。只员桓星向着我们离去。这就是两个反方向而走的不同方向的路程而已。这与桓差的离开速度无关。


地心梦


先讲明光与恒星是两个事物,恒星以光速远离,光不会稳定在出发的空间,初始点的光会始终向前,后续光补充前面的光,恒星以光速远离,只是产生距离。光会随时间而被发现,仅仅是光虹化了


铁冠真君


当然不会看不到,只需要时间而已。比如星球远离地球一光年的时候发出的光,那么等一年之后就会到达地球,只不过随着时间的推移,到达地球的时间也越来越长!


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