宇宙的膨胀速度远超光速,违反相对论中的“光速限制”了吗?

宇宙时空 2024-04-30 17:31:46

我们都知道,宇宙自诞生以来一直在膨胀,相距越远膨胀的速度就越快,这就造成了宇宙整体的膨胀速度超过了光速,而且远超光速。

但是爱因斯坦的相对论表明,光速是宇宙的速度极限,宇宙超光速膨胀看起来与相对论发生了矛盾,这到底怎么回事?难道相对论错了吗?

首先,我们了解一下光速的那些事,看看接近光速到底会发生什么。

在我们的世界里,任何的移动速度都有一个限制,不可能无限快,这个限制就是光速限制。不要以为只要持续给一个物体持续的能量,物体的速度就会越来越快,这种思想只是建立在绝对时空观基础上的,而爱因斯坦告诉我们时空是相对的,物体的质量会随着速度的增大而增加,当物体的速度接近光速时,质量会达到无穷大,所以一个物体无论如何都不可能超光速。

同时,随着速度的变大,在时间这个维度的移动速度就会变慢,爱因斯坦认为时间也是一个维度。因此才会出现时间膨胀效应,或者钟慢效应。

如果你在地球上静止不动,我乘坐一艘飞船快速离开地球,对于你来讲,我的时间就变慢了,当我重返地球时,会发现你会变得更老,而我依然年轻。

不过只有速度尽可能接近光速,这种时间按膨胀效应才会比较明显,平时我们经历的速度相对光速都太小了,所以很难直观感受到时间膨胀效应的存在。

时间膨胀效应是时间和空间共同作用的结果,这样做的目的就是阻止超光速的发生。时间和空间一切阻止任何超光速物体的出现。

任何物体的速度都无法超光速,那么为什么宇宙膨胀的速度可以超过光速呢?

科学家们早就发现,距离地球越远的天体,远离地球的速度就越快。比如说5000万光年外的星系,远离地球的速度大约为每秒12000公里。而3.3亿光年远的星系,远离地球的速度达到每秒7000公里。

星系距离地球越远,退行的速度就越快,这个规律是上世纪20年代著名天文学家哈勃发现的,也被称为“哈勃定律”,也就是宇宙膨胀定律。

科学家们通过更深入的探索,发现哈勃定律确实很适用,即使是距离地球百亿光年外的天体,仍旧遵循哈勃天体。

那么,相对论中的光速限制,为什么没有限制宇宙膨胀的速度呢?

这里需要强调一点,所谓“相对论”,“相对”很重要,说白了,相对论中的光速限制也是有条件的,并不是绝对的。光速限制只适用于惯性系的相对运动,说白了就是空间中同一位置的物体相对运动。

还拿刚才的例子来解释。你静止在地球上,我乘坐飞船离开地球,对于你来讲,我的时间变慢了。但这里的“变慢”并不是绝对的,如果我之后永远不回地球,“变慢”就没有任何意义,因为我也同样会发现你的时间也变慢了,因为运动是相对的,你相对我来讲也在运动。

所以,我必须返回地球,你和我再次位于同一位置,你才会发现我的时间真的变慢了。为什么不是你的时间变慢了呢?这其实就是“双生子佯谬”,这里不再详述了,以后会专门科普相关方面的知识。

宇宙膨胀的过程中,星系本身根本就没有移动,不是星系本身在“超光速”移动,而是星系之间的空间在膨胀,星系本身相对空间是静止的。

宇宙为什么会不断加速膨胀呢?

科学家们怀疑宇宙膨胀背后的“元凶”是暗能量,一种不断衍生出来的虚空能量,让星系之间不断加速远离彼此。随着时间的推移,星系之间远离彼此的速度不断变大,这意味着遥远星系发出的光的光谱颜色会向红色偏移,也就是所谓的“红移现象”。

在宇宙超光速膨胀的背景下,宇宙中距离我们非常远的星系发出的光永远到不了地球,科学家们计算出这个半径大约为465亿光年,也就是可观测宇宙的半径。

这意味着,对于我们来讲,有意义的部分就是可观测宇宙,可观测宇宙外面很多可能还是宇宙,但对于我们来讲没有任何意义,因为那里的任何信息都不能到达地球,而地球上的任何信息也不可能到达那里。

同时,随着宇宙的加速膨胀,会有越来越多的遥远星系逃离可观测宇宙。最终,在遥远的某天,整个宇宙就只有银河系这座“孤岛”了,其他星系彻底远离了我们的视线,即便我们光速飞行,也不可能发现任何其他星系的存在!

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评论列表
  • 2024-05-13 10:13

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人,看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理,如同以“1小+1大>2小”攻击1+1=2。宏观电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,以太灾难不奇怪,他却借机破坏伽利略变换(惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念)! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人,不搞二象性。 ——5. 胡编难知,解释稀奇,无耻于悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!………水星进动证明的大笑话:—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?不是活见鬼就是见活鬼。

  • 2024-05-13 10:13

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

  • 2024-05-13 10:12

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

  • 2024-05-13 10:12

    波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,是粒子构成的,有波粒二象性???波是一种物质???以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,当然是光子。用了电磁波来解释而已。一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

  • 2024-05-13 10:12

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-05-13 10:13

    质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?

  • 2024-05-03 21:49

    光速能不能叠加?

宇宙时空

简介:热衷于宇宙时空的探索