光速不是最快的嗎?那為什麼星系可以超光速遠離我們?

2020-12-06 宇宙新思維

一,遙遠星系的退行速度的確是超光速

哈勃

1929年,美國天文學家哈勃發現河外星系正在退行,且退行速度V與距地距離D成簡單的線性關係,即V=H0D,其中H0為哈勃常數,2018年最新測定大小為73.52千米/秒/百萬秒差距,這個常數的意思就是每相距326萬光年,星系的退行速度就增加73.52千米。這就是著名的哈勃定律。這一重大發現為宇宙大爆炸理論提供了最有力和最直接的證據,人們普遍認為宇宙就是由「奇點」爆炸而來,現在的膨脹就是爆炸的繼續,

宇宙膨脹

根據哈勃定律計算可知,大約距地132.9億光年的宇宙空間,膨脹的速度就超過光速了。132.9億光年外的遙遠星系發出的光永遠到不了我們地球,因為那個地方的空間膨脹速度相對於地球已經超過光速了。記住是空間在膨脹,並不是星系在膨脹。以上就是題目中所說的,星系遠離我們的速度超過光速的由來。

二,光速是最快的嗎?

愛因斯坦

不管是相對論中,還是愛因斯坦本人,從沒有直接說過光速是最快的,只說光速是不變的,並以此作為相對論的一個基本原理――光速不變原理。所謂光速不變原理是指光在真空中的傳播速度(299792458米/秒)對於任何參考系來說都是不變的,與光源和觀察者的運動狀態無關。也就是說,無論這個參考系速度有多快,哪怕是299792457米/秒的速度,光對於它來說仍然是光速,光速是個「水漲船高」式的不變。換句話說,任何速度都不能超過它,所以人們又把這個原理稱為光速限制原理。從對這個原理的理解上,結論應該是:光速是宇宙中最快的速度,它不是簡單的30萬千米/秒,宇宙中並不存在絕對的時空和參考系。

這個結論在人們發現量子糾纏和宇宙膨脹以前是被廣泛認可的,且沒有任何附加條件。直到人們發現量子糾纏和宇宙空間膨脹的速度是「超光速」的以後,人們開始這樣描述光速限制原理:任何靜質量不為0的物體的運動速度,或者說傳遞信息和能量的速度不能超過光速。言下之意就是,不傳遞信息和能量的速度,或者靜質量為0的物體的速度可以超過光速,比如人們對宇宙空間的膨脹超光速解釋為它只是產生「虛空」,並沒有信息傳遞。自宇宙大爆炸以來,宇宙一直在加速膨脹,

膨脹的宇宙

宇宙中的星系隨著空間一起膨脹,一起超光速,又怎麼會是靜質量為0?又怎麼會是沒有能量傳遞?這種超光速顯然並不屬於這些情況。

還有的解釋說,宇宙空間是光的傳播背景,光速再快也是在時空背景的運動,因此光速限制原理管不了傳播背景自身的運動等等。因為這種解釋顯然認為宇宙中存在絕對的空間,進而否定了時空的相對性。人們不禁要問,超光速膨脹空間發出的光對於我們來說還是不是光速?科學家們認為,有些遙遠空間裡的星系發出的光永遠到達不了我們,這說明了這些光對於我們的速度小於0,這實際上已經和光速不變原理相違背了,說到底就是認為光速不是宇宙中最快的速度。

三,那光速到底是不是最快的?光速不變到底是不是一個宇宙中普遍適用的原理?

宇宙

光速不變原理應該是一個普適原理。雖然我們永遠看不到某些遙遠星系發出的光,但這些光對於我們來說仍然是光速,以我們地球為參考系,觀察到這些光傳播的速度並沒有減小,只是光傳播的距離增加了,同一時間增加的距離大於光傳播的距離,因此光永遠到不了地球。由上面的分析可知:宇宙空間膨脹運動並不是通常意義上物質的運動,所謂的宇宙空間膨脹速度也並不是通常意義上物質的運動速度,這種速度並不能用距離除以時間來表達,因為並不存在物體移動了多少距離的問題,換個說法,就是時空自身無法衡量自身的變化,也不能把這時增加的空間看作距離,只能看作一個整體。這種「速度」並不能與任何物體的運動速度相比,當然更不能與光速比大小。所以從這個意義上說,還是光速最快。所謂的星系膨脹超光速只不過是在地球觀察者看來,增加的空間物質「大於」光的傳播距離;而對於光自身來說,不管宇宙膨脹出多少空間,都等於0

因為光是沒有時間和空間的,光經過1光年和930億光年是一樣的,都不需要一點時間,也沒有一點空間的感覺,宇宙膨脹出的空間是相對的。

綜上,光速不變原理是個普適性原理,它的精髓就是「光速是最快的」。所謂的星系超光速遠離我們,實際上並不能算超光速,這種「速度」不能和光速相比;另一方面膨脹出的空間是相對的,對於我們是大尺度膨脹,而對於光卻並沒有不同。

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  • 為啥看到星系遠離我們就可以證明宇宙在膨脹,而不是星系移動?
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    那麼問題是,宇宙的時空結構為何可以以超光速的速度在膨脹?甚至是導致一些龐大的星系遠離我們速度也超光速了? 這似乎違反了光速不可超越的基本法則?下面我們就說下這個問題。
  • 為什麼時空膨脹可以比光速還快?
    那麼問題是,宇宙的時空結構為何可以以超光速的速度在膨脹?甚至是導致一些龐大的星系遠離我們速度也超光速了?這似乎違反了光速不可超越的基本法則?下面我們就說下這個問題。依然會保持光速。不滿足我們認為的速度疊加原理。所以光速不變並不是愛因斯坦的憑空想像,而是實驗的結果。雖然光速不滿足於簡單的速度疊加,但是相對於光速的運動,會讓我們看到光線的紅移和藍移現象。
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  • 還認為宇宙中光速最快,醒醒吧,這四個速度遠超光速
    你知道人類現在所創造的最快速度是多少嗎?在大型強子對撞機中我們已經將質子加速到了299,792,455米/秒,跟真空中的光速比起來只差了0.000001%,可以說十分接近光速。那為什麼宇宙就是不讓質量粒子超光速呢?其實很簡單,我一開始就說了,宇宙有因果律,如果物質可以超光速,那麼整個宇宙就完全亂套了,而且也會分崩離析。
  • 愛因斯坦提出光速是物質運動最高速,那還有比光速更快的速度嗎?
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  • 距地球320億光年的星系,速度可達2.3倍光速,它跟相對論相悖嗎?
    即使我們的飛船以光速飛行,我們也無法走遍銀河系,無法走出銀河系,更不要說探索整個宇宙了。如果我們沒有能力走遍宇宙,自然也不可能揭開宇宙的無數奧秘。宇宙最終也只能是只看遠觀而無法近觀的事物,如果是這樣,那人類快速發展太空科技,探索宇宙還有意義嗎?光速真的無法突破嗎?
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    這裡有三種東西要比光速「還快」,但你會被這三種東西驚訝到。那麼,是什麼物理現象會比光還快呢?1、膨脹的宇宙及其中的星系如果當你抬頭仰望夜空,你所看到的都是遙遠的星系。遙遠的星系看起來比想像中的更紅,都卜勒效應指出遠離我們而去的物體會紅移。
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