空间扩张下的光
没有什么物体能够超过真空中的光速。换而言之,即便有一个巨大的粒子,它再快,也只能无限接近光速。
爱因斯坦建立相对论宇宙后,几乎改写了牛顿宇宙下的物体运动。空间中的物体运动速度越快,时间上的运动越慢,反之亦然。然而,当我们观察宇宙中遥远的物体时,情况又会出现不同。
截至目前为止,人类所能观察到最远的星系距离地球超过8亿光年,而我们所能看到最远的光则对应在32亿光年外的一个点。如果超过46亿光年之外,那我们就算以光速发送信号,也无法到达彼岸。
但问题在于,光速已是最快的速度,它却仍然无法超越宇宙膨胀的速度,宇宙本身是以超光速在膨胀。在解释这一问题之前,我们需要了解,广义相对论下,关于空间结构建立的模型状态。
空间本身是可以膨胀或收缩的,同时它本身可以是正曲线或负曲线,而非我们直觉理解到的平坦空间。另外,相对论定律适用于在空间中移动的物体,而非空间本身。
举一个例子,如果人在一列每小时161公里的火车上投掷棒球,那么他便是以每小时161公里的速度向前投掷物体。如果从另一个地方看上去,这颗棒球将会以每小时322公里的速度移动。
因此,一般意义上的物体速度不能超越光速,是不能比光在空间中移动的速度更快。然而光并不是按照这种方式运作,它在真空中的移动速度恒定不变。
但宇宙空间本身的变化方式却是反物理直觉的,如今科学家通过测量得知,宇宙在今天的膨胀速度恰好是66~74公里每秒每兆秒(Mpc)差距。空间扩大,意味着什么?
远超光速,无限扩张
广义相对论证明了质量和能量弯曲的空间,以及弯曲的空间决定了质量和能量的运动表明,宇宙的结构如果到处都充满了大致相等数量的物质和能量,那么它就不可能是静态和不变的。
1920年,天体物理学家的观测发现,一个物体与人类的距离所观察到的光的红移量之间存在系统性关系。星系相对于彼此在空间中移动,但速度只有每秒几千公里。
如果我们观察更加遥远星系的实际红移时,它们所对应的衰退速度比这部分数值更大。科学家们幡然醒悟,由于宇宙本身的结构正在膨胀,因此宇宙红移随距离出现缩放。
如果用一把尺子来表示,每个刻度上的星系都能看见其他星系正在远离彼此,而更远的星系会以更快的速度远离彼此。这不是因为尺子上的“刻度”本身相对于所在的星系出现移动,也不是因为单个星系在尺子“刻度”中移动。而是尺子本身,我们把宇宙看作的“尺子“就像空间结构本身一样正在膨胀,刻度上的星系自然也就随之变化。
尽管光的运动速度无法超越,但这种膨胀率如今是以每兆秒7公里的速度在变化。
这意味着一把1米长的尺子,每秒会膨胀约2×10^﹣¹⁸,在一年的时间里,1米宽的空间区域便会扩大约1个原子的直径,但这从人类的角度来看几乎是不可估量的。
前面也提到,不同距离之间的星系相互看上的膨胀速度是不同的。因此,宇宙膨胀没有单一的速度。要想更加直观的表示宇宙的膨胀速度,将其量化为相对增长率更为方便。
如今科学家已经证明,宇宙空间的扩张非常缓慢,宇宙在100万年内仅增加了0.007%。回到问题本身,宇宙膨胀的速度比光快吗?
大膨胀下的命运
事实上这却于我们正在观察的规模,如果仍然按照刚才的例子来看,两个相反方向并且相距2亿光年的星系会在100万年里增加0.007%的距离。对于那些非常远距离的物体,理论上来讲它们确实膨胀得比光更快。
值得一提的是,在这种情况下,代表空间结构的尺子是看不见或直接探测到的,实际上物质本身并没有随着宇宙的膨胀而变得不那么密集。
膨胀率取决于给定空间中“物质“的总量,因此随着宇宙的膨胀,”物质“的距离被稀释,膨胀率下降。因为物质和辐射是由固定数量的粒子组成,随着宇宙膨胀和体积的增加,物质和辐射的密度也会下降。
由于辐射的能量是其本身波长来定义,因此它的下降速度比物质密度快一点。随着宇宙膨胀,波长被拉伸,导致其能量失去。天体物理学家通过进一步的研究发现,大约在3亿年前,暗能量开始主导宇宙的能量密度。
这种变化发生是因为暗能量不会随着宇宙膨胀而稀释,而是保持恒定的能量密度。然而宇宙的膨胀在微观上是如此之小,以至于只能在广阔的时间尺度或遥远的距离上,又或者两者兼备的某种组合中才能被注意到。
如果说我们可以看到目前宇宙中最遥远的物体,由于宇宙膨胀的存在,人类永远无法到达那里。话反过来讲,即便超过我们180亿光年的星系仍会有光亮,光虽在以极限速度传递这份距离,但由于空间结构的膨胀,每个物体之间的距离越来越远。
除非人类能够完全弄清楚并如何克服这一点,否则除了最近的星系外,其他所有远距离的星系可能永远无法触及,星辰大海只能是人类的终极幻想。
人身上的一个原子想靠自己去1000公里外的地方很难,但人自己去1000公里外就容易了[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
两个概念:物质运动速度和空间扩张速度不能混为一谈![敲打][敲打][敲打]
在161时速列车上向前投掷物体,速度应该不会加快,反正会受到风阻影响降低速度,投掷力度决定物体速度
想象一下,一颗烟花弹被发射到空中,从停止上升爆开那一刹那就成为一个宇宙,所有的碎屑就是一颗颗星辰,有发光的、有无光的、还有烟雾等,对应着宇宙星辰,从膨胀发光发热四处飞散到最后冷却收缩归于混沌,对宇宙这颗烟花来说只是一瞬间,但对地球的万物生灵来说就无比的漫长了[吃瓜][吃瓜]
光速无法超越,是人为规定的!因为人类能感知到最快的速度就是光了!人类不能感知,不能理解的东西还很多!!!
我一个月工资只有两三千的,居然给我推送这个,真是太看得起我了[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
宇宙膨胀和超光速运动不是一个东西,物质不能光速是,不能超过光速传播信息,而宇宙膨胀并不能传播能量物质……
大家好!有大新闻,我用观测实验“对钟”推翻相对论。请在B站看《对钟推翻双生子佯谬》,《gps和北斗的对钟推翻相对论》这两个视频。主流倒了,科学革命已经开始,这又是一个群星璀璨的时代。
简单一句话:在同一空间坐标点,远离的发光体,靠近的发光体,它们发出的光,我能同时看见
本来想看看评论区有没有人推翻相对论,结果我是第一个评论。
这种科学好!很好!无法证实,但也无法反驳!多发点文,就成大科学家!!!一直以为宇宙就是全部的空间!空间外结果还有空间!那全部是什么?局部空间?所有的局部空间加起来又该叫什么?宇宙膨胀意思是不是宇宙1号挤压宇宙2号的空间?那你可以挤压2号,其他34号会不会挤压你?一个盆子里装很多豆子,豆子遇水挤压盆子,那盆子外面又叫什么?
所以,伪空间法则,任何物体超不了光速,叠加就能了吗
御光飞行
吃饱撑的
那宇宙膨胀的速度超光速了,那些地方的时间相对于我们这里岂不是反过来的?所以我们观察到在膨胀,他们可能观察到压缩。
感觉怎么说都有道理,但是也没法去真正验证
光本身去哪需要时间吗?从宇宙一边到另一边也是秒到
什么是速度???速度的根本意义是相对速度。单独物体可以称之为无速!所以,什么又是光速?为何不能超越光速?中间的谬点太多!
谁和你说宇宙是膨胀?你不知空间是无形的吗?无引力,无质量,无能量,无界限,光是有限的,光是能量肯定会转换成另外一种不可观测的能量,就像暗能量,
国家刚刚放出了仙女座的星云图,这已经是银河系的边界了,从地球到太阳系再到银河系。此生能看到人类走出太阳系已经是奢望了。。。。。。
纯纯瞎鸡扒科普,这些理论多数是学者的臆想和主观推断,不仅没有经过证实,甚至连求证的基本条件都远远不足。
光不代表速度[笑着哭]