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宇宙膨胀的速度大于光速,这是不是和“有质量的物体不能超过光速”矛盾呢?
爱因斯坦在相对论中,提出了光速最快理论,任何有质量的物体都无法超越光速。
但是随着宇宙观测能力的提升,天文学家发现宇宙正在以超乎想象的速度膨胀。
哈勃深空望远镜发现,距离地球越远的天体,远离地球的速度越快,因此越靠近宇宙边界,宇宙的膨胀速度越快,甚至有可能超越光速。
宇宙膨胀速度超越光速,并非是物体移动速度超越光速,而是空间的膨胀速度超越光速,这和相对论并不矛盾。
物体加速和空间膨胀:
相对论提出任何有质量的物体都无法超越光速,这是由于爱因斯坦提出能量和质量可以互相转换,随着物体的加速,能量的增加会让物体质量增加,物体速度越接近光速,质量的增加越明显,当物体到达光速时,质量也会变为无穷大,想要加速质量无穷大的物体,就需要无穷大的能量,因此光速无法超越。
通过在物体上施加能量,从而起到提高速度的作用,这是最为基础的思维,但是相对论同时提出了空间可以扭曲的理论,该理论也随着黑洞的发现得以证实。
空间可以扭曲、膨胀,并且相对论并没有对空间的膨胀速度加以限制,因为空间本身并不是一个有质量的实体,因此理论上空间的膨胀速度可以超越光速,宇宙的膨胀速度也可以超越光速。
物体的加速需要施加能量,而宇宙空间的膨胀,主要是因为宇宙中的暗能量发挥作用,暗能量所产生的的斥力,让宇宙可以一直加速膨胀,而宇宙边界的膨胀速度,很有可能已经超越光速。
宇宙膨胀速度超越光速,意味着人类也可以“超越光速”:
有质量的物体想要接近光速,需要消耗巨大的能量,并且随着速度接近光速,我们的相对时间流逝也会变慢,这对于我们的日常生活来说非常不方便。
但是宇宙膨胀速度超越光速,就意味着空间膨胀、压缩的速度可以超越光速,以此为基础,科学家提出了很多“超越光速”的方法。
比较知名的,就是利用空间的扭曲形成虫洞,将两个距离非常遥远的目的地,从高维度空间进行折叠,从而减少空间距离。
相距数百万光年的两个目的地,可以通过空间扭曲,变得异常靠近,从而缩短旅行时间。
虫洞理论,是基于二维平面的折叠,就像将一张纸对折,原本距离很远的边界就会重叠在一起。
我们想要搭建二维平面的虫洞,就需要建立高度,也就是在三维空间建立二维空间的虫洞,因此处于三维空间的我们,也必须在四维空间建立虫洞,这也让虫洞目前只能停留在理论阶段。
除了虫洞理论,通过宇宙膨胀的逆向思维,我们可以通过压缩空间,减少两个目的地之间的距离。
将十分遥远的空间,压缩成短暂的空间距离,从而实现快速旅行。
能够压缩空间的发动机,被称为翘曲驱动器,但是目前天文学家没有发现任何压缩空间的现象,而且根据天文学家的猜测,如果人类想要压缩空间,就必须找到反物质和反能量,反物质可以在实验室制造,但是反能量只是理论产物。
由于翘曲驱动器理论过于超前,很多科学家都已经放弃该理论,但少数科学家依旧在寻找不需要反能量的翘曲驱动器。
宇宙的膨胀速度之所以可以超越光速,是因为宇宙的膨胀只是空间膨胀,而并非只有质量物体的加速,因此宇宙的膨胀速度可以超越光速。
空间可以扭曲,空间的膨胀、压缩可以超越光速,利用空间的物理理论,未来人类或许不需要加速物体,只需要改变空间,就可以实现星际旅行。
任何物质都超不过光速,为什么宇宙膨胀速度会比光速快?
1. 宇宙膨胀速度超过光速的现象,并不违反爱因斯坦的相对论原理。
相对论指出,光速是宇宙中物质速度的极限,但对于宇宙本身的膨胀,这一规则并不适用。
2. 宇宙的膨胀是空间本身的扩张,而非物体在空间中的移动。
因此,当我们谈论宇宙膨胀速度超过光速时,实际上是指空间本身的扩张速度,而不是物体在空间中的速度。
3. 爱因斯坦的相对论,特别是广义相对论,为我们理解宇宙提供了基础框架。
其中的光速不可逾越原则是相对论的核心之一,指的是在宇宙中,所有具有质量的物体都无法达到或超过光速。
4. 尽管光速是宇宙中速度的上限,但宇宙膨胀的观测数据表明,宇宙的扩张速度在某些情况下似乎超过了光速。
这种现象挑战了我们对物理定律的传统理解,但实际上并不违反相对论的基本原理。
5. 宇宙膨胀速度超过光速的观念,启发了科学家探索新的物理理论和技术。
例如,NASA在2012年提出的“曲率引擎”迁跃技术,就是基于这种灵感,试图通过操纵时空来超越光速限制,实现宇宙旅行的理论设想。
宇宙大爆炸的速度远远超过光速吗
是的,宇宙大爆炸空间膨胀的速度超过了光速。
相对论说的不能超越光速,其实指的是在空间中信息的传播速度不能超越光速,但是这和空间本身膨胀超越光速没有任何矛盾。
其实因为宇宙膨胀,离我们越远的天体退行速度越快,有的天体的确是在超光速,我们永远也看不见他们。
“大爆炸宇宙论”认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。
1927年,比利时天主教神父勒梅特(Georges Lemaître)首次提出了宇宙大爆炸假说。
1929年,美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。
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