宇宙的膨胀速度是否大于光速 (宇宙的膨胀速度比光速快吗)

admin 2024-12-05 37 0

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宇宙的膨胀速度是否大于光速?

首先结论是宇宙膨胀速度并不比光速快。

宇宙的膨胀速度是否大于光速 (宇宙的膨胀速度比光速快吗)

根据相对论可知,局域性物资速度不会超过真空中光速,就可以否定这个结论。

但为什么会有人出现宇宙膨胀速度比光速快的说法呢?

我们确实有一个宇宙膨胀速度这么一说,而且宇宙膨胀速度约为70km/s/ Mpc(Mpc指的是百万秒差距,长度单位,约为326万光年),这个速度的含义为:在每增加300万光年的距离上(或每过300万年),星系远离地球的速度增大67.80±0.77千米每秒。

有单位上来看,光速单位是30万km/s(千米每秒),宇宙膨胀速度单位为70km/s/ Mpc,物理上单位不同是不能作比较的,虽然都是速度,但完全不是一回事。

而关告拿于星系远离的速度的测量,是根据光的多普勒效应(v=v [(c+u)/(c-u)]^0.5)计算的,也就是光的红移现象。

另外,宇宙中发生光的红移现象有多种原因:

一是退行速度,也就是星系离开观察者的速度。

二是爱因斯坦的广义相对论现象,由于空间弯曲也会使得光线在宇宙空间传播损失能量,宇宙可能并非完全平直,所以在远距离时也有红移现象。

三是宇宙空间并非完全真空有极少量物质,如宇宙射线,宇宙背景辐射。

另外还可能存在暗物质,暗能量,光线在穿越亿万光年后,也会出现红移。

所以哈勃常数在是否可以推算宇宙边缘465亿光年外的速度上,没有充分完备的科学依据。

宇宙其实并不存在所谓的边缘,宇宙其实处处是中心,处处是边缘。

根据这个思想,如果宇宙膨胀速度会超袜桐搭光速,那么我们所在的银河系就已经超光速了。

如果是这样,爱因斯坦的理论就要变为光速是宇宙最低速度,所有物质运动的速度不可低于光速。

综上所述,宇宙超轮胡光速膨胀这一推理是错误的。

宇宙年龄仅138亿年,但直径却有24万亿光年,为什么超光速?

根据现代宇宙学,宇宙的时间和空间都是创生于138亿年前的奇点。138亿年过去了,宇宙的直径膨胀为930亿光年,膨胀速度为光速的3.37倍,这与相对论所说的光速最快不矛盾吗?宇宙的半径不应该是“宇宙年龄×光速=138亿光年”吗?

事实上,无论是宇宙大爆炸理论,还是相对论,都是科学界广为接受的理论,这两者并不存在冲突。

而且宇宙的直径并非930亿光年,也不是138亿光年,而是至少达到24万亿光年。

930亿光年只是可观测宇宙的大小,地球位于这个范围的中心。

地心说早就被推翻,地球并不是整个宇宙的中心,因此,以地球为中心的可观测宇宙不会是整个宇宙的大小。

我们在地球上只能观测到半径为465亿光年的宇宙范围,此即为可观测宇宙。

整个宇宙要比可观测宇宙大得多,还有很大一部分宇宙是我们目前所无法观测到的。

那么,为什么会有可观测宇宙的概念?为什么可观测宇宙和整个宇宙会那么大?

宇宙膨胀的本质

首先,需要明白宇宙膨胀是怎么回中搏事。

在138亿年前,创造宇宙的奇点并不是身处无尽空间中,然后在虚无的空间中不断膨胀。

事实上,奇点不在空间中,而是奇点创造出了空间,宇宙诞生前并没有空间。

宇宙不是膨胀到空间中,其实是宇宙本身在不断创造出空间,空间是无中生有的。

随着时间的推移,空间自身结构不断扩张,空间中的物质就会被互相分开。

这就好比在一个气球表面上有很多蚂蚁,当气球膨胀时,即便蚂蚁不在气球上走动,它们之间也会被互相分开。

最初距离越远的蚂蚁,它们互相远离的速度越快,甚至可以超光速。

如果空间中的物体相距足够远,它们之间的空间快速扩张,可以使它们互相远离的速度超过光速。

然而,物体本身相对于背景空间的运动速度并不会超光速,相对论所说的光速最快指的是这种局域速度。

空间膨胀速度可以任意快,与相对论中的局域速度概念是两码事。

可观测宇宙

宇宙一开始没有自由运动的光子,因为早期宇宙密度极高,光子与带电粒子互相耦合。

直到宇宙形成大约38万年后,宇宙的直径膨胀到1亿光年,物质密度变得足够低,光子才能在宇宙中自由传播。

这些光子至今还在整个宇宙中传播,我们在地球上可以接收到它们。

只是因为经过漫长的空间膨胀,当年的光子已经衰减为微波——宇宙微波背景辐射。

只要能够精确测量出宇宙中最古老光子的时间,也就能知道宇宙的确切年龄。

无论我们沿着何方望向宇宙的尽头,最终只能看到宇宙微波背景辐射。

随着空间膨胀,当年那些辐射出这些光子的物质已经退行到距离地球465亿光年的地方,这就是可观测宇宙的尽头。

不可观测宇宙

在宇宙变得透光之时,那些发出第一批光子的物质距离地球诞生前所在位置约为4200万光年,而当时整个宇宙的直径可达1亿光年。

由于光速有限,时间有限,宇乎孝宙中还有很大一部分的光子还没来得及到达地球,这些地方就成了不可观测宇宙。

随着时间的推移,不可观测宇宙中的一些光子将有足够的时间来到地球上,所以我们的可观测宇宙大小还会变得越来越大。

据估计,未来的可观测宇宙直径最大将会扩大为1230亿光年。

然而,天文学家在上个世纪末发现,宇宙膨胀速度正在加快,这意味着宇宙中会有越来越多的地方最终会以超光速远离我们,那里发出的光无论过多长时间都不会到达地球,所以可观测宇宙的大小最终会变得越来越小。

经过漫长的时间之后,但本星系群的星系合并成一个星系时,我们将再也无法观测到河外星系。

目前,整个宇宙的大小估计为24万亿光年,这岁培稿是空间经过138亿年膨胀的结果,宇宙整体的膨胀速度可达光速的870倍。

不过,这个膨胀速度其实要远远慢于宇宙最初时刻的空间暴胀速度。

宇宙的未来

宇宙在诞生仅10^-35秒时经历了一次空间暴胀,宇宙大小呈指数式地扩张。

如果宇宙的大小在暴胀之前犹如一个乒乓球,那么,在经过10^-33秒的空间暴胀之后,宇宙的半径将会扩大为2.1亿光年。

从目前的情况来看,宇宙被暗能量所主宰,其占比可达宇宙质能总量的68%。

这种空间的固有能量会起到排斥引力的作用,它们正在推动空间加速膨胀。

在暗能量的驱使下,整个宇宙还会快速扩张。

如果宇宙没有足够的引力来对抗暗能量,整个宇宙将会无限膨胀下去。

光速和宇宙膨胀的速度哪个更快?都说光速是目前最快的速度,但是宇宙膨胀的速度本身就不能以一般的物理

1. 光速被认为是宇宙中信息传递的最快速度,根据爱因斯坦的相对论,光速在真空中是恒定的,约为每秒299,792,458米。

2. 宇宙膨胀的速度,通常指的是宇宙背景辐射中的波动传播速度,这种膨胀是由于宇宙在大爆炸之后的扩张。

根据最新的观测数据,宇宙膨胀的速度大约是每百万秒差距(Mpc)73.24±1.74公里辩猜/秒。

3. 这个速度并不是物体在空间中的实际移动速度,而是由于空间本身的膨胀导致距离增加的速度。

想象一下吹胀的气球,越远的点膨胀的速度携拦型越快,这是宇宙膨胀的一个类比。

4. 当我们说到距离地球326万光年的地方,那里的物体实际上已经以大约每秒73千米的速度远离我们,这个速度是宇宙膨胀速度的一个具体表现。

需要注意的是,这个速度是指空间本身的膨胀,而不衡尘是物体在空间中的运动速度。

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