《相對論》又錯了,宇宙大小計算結果與實際觀測不符

2020-12-03 弦中子

宇宙是有限還是無限的?宇宙到底有多大?

關於這個問題的思考是從哈勃開始的,哈勃在觀察宇宙時,發現了光線紅移現象:所有天體發出的光線都往紅色一端移動,因止他得出所有天體都在離我們遠去,並且離我們越遠的天體遠離速度越快,這就是哈勃定律。

根據哈勃定律,宇宙在膨脹,說明宇宙有一個開端,而且宇宙存在中心和大小,科學家據此計算出宇宙誕生於137億年前,由一個點爆炸而來,這就是根據啥勃定律得出的宇宙大爆炸理論。

目前以地球為中心觀察宇宙大小的結果是940億光年,但這僅僅是可視宇宙範圍,為什麼是可視範圍?因為宇宙在以光速膨脹,更遙遠天體發出的光無法達到地球,所以我們無法得知可視範圍以外的宇宙大小。

根據《相對論》,物質的速度不能超過光速,否則質量會達到無窮大,也就是說宇宙中所有天體的運動速度都不能超過光速。

假如宇宙足夠大,最遠的天體速度無限接近光速,那它離宇宙中心有多遠?根據哈勃定律,速度與距離成正比:Ⅴ=HD,H是哈勃常數,最新觀測數據為67.8km/s/MPC,而我們假設最遠天體速度達到了光速,即每秒30萬公裡,代入公式計算,D值為132億光年,即宇宙最大半徑是132億光年,而且宇宙膨脹到132億光年後不會再膨脹了,否則天體速度會超過光速。

大家看到了,計算結果與觀測結果差別很大,觀測結果是940億光年,而且還在膨脹;計算結果不能超過132億光年,而且不可以繼續膨脹。宇宙計算大小與觀測結果不符,那個結果才是對的?

今天我們就來解決這個矛盾。

問題出在《相對論》的質速關係,質量不會隨速度增加而達到無窮大。根據本人的《廣義場論》:速度在0到C/√2倍光速是質量隨速度增加而增加,速度在C/√2時,物質質量達到最大值,速度在C/√2到C之間,質量隨速度增加而減小,速度達到C時,質量為零(具體推理過程請參考《廣義場論》)。

天體運動速度如果達到光速,自旋速度為零,此時無法形成質心,所以質量為零,此時任何引力都無法對其加速,也無法將其約束,天體將以光速向宇宙擴散出去。所以宇宙才會大於132億光年,而且保持光速膨脹。

相關焦點

  • 科學家計算出的宇宙年齡和大小,真的準確嗎?
    導讀:我們經常會聽到這樣的知識:我們的宇宙誕生於大約138億年前的一次大爆炸,在那之後,宇宙一直處於膨脹之中。目前,科學家觀測到的宇宙直徑大約有930億光年,而且還在增加!聽到這裡,不知道大家有沒有疑問,科學家們是如何計算宇宙的年齡和大小的呢?
  • 廣義相對論比牛頓萬有引力理論更正確嗎?萬有引力理論是錯的嗎?
    而按照目前的實驗結果表明,空間不可能是絕對的,至於是平坦的還是彎曲的還不好說,但既然空間不是絕對的,牛頓萬有引力理論的基礎就動搖了。那麼為什麼大家都說牛頓的萬有引力理論還是正確的呢?這是因為我們周圍的空間太平坦了,跟牛頓時代說認為的平坦空間差不多,所以牛頓理論在這個平坦的空間裡擁有相當高的準確度,只在一些比較極端的環境下,空間的完全在會導致牛頓理論產生足夠被觀測得到的誤差,比如最靠近太陽的水星軌道。但在大多數情況下,牛頓的理論相當準確,因此現在航天科技在計算人造衛星軌道、探測器引力彈弓等時都只需要使用牛頓萬有引力理論即可獲得準確的數據。
  • 模擬與觀測的10倍差距,帶來暗物質的新問題
    據科學家的計算,可觀測宇宙的直徑大約為930億光年,其中包含了至少兩萬億個星系。這裡的「冷」和「熱」並非真的在說溫度,而是指粒子本身的大小相對於原星系的大小。而粒子的大小決定了運動的快慢,也決定了其熱力學性質,比如熱暗物質的速度接近光速。但這些都只是科學家對暗物質做出的假設。由於暗物質不參與電磁相互作用,也就是說它不會發射、吸收或反射光,所以也就無法通過電磁波進行觀測和研究。因此,它一直是宇宙中最神秘的未解之謎之一。
  • 模擬與觀測的10倍差距,帶來暗物質的新問題
    據科學家的計算,可觀測宇宙的直徑大約為930億光年,其中包含了至少兩萬億個星系。這裡的「冷」和「熱」並非真的在說溫度,而是指粒子本身的大小相對於原星系的大小。而粒子的大小決定了運動的快慢,也決定了其熱力學性質,比如熱暗物質的速度接近光速。但這些都只是科學家對暗物質做出的假設。由於暗物質不參與電磁相互作用,也就是說它不會發射、吸收或反射光,所以也就無法通過電磁波進行觀測和研究。因此,它一直是宇宙中最神秘的未解之謎之一。
  • 我們如何知道宇宙的形狀和大小?
    如果我們按照這張照片的曲率去計算地球的大小,我們會得到一個比月球還小的世界;所以我們不能從地球表面已知的任何高度和位置去觀察地球的曲率。還有,我們地球不是一個光滑的球,有些地會方向下彎曲,有些地方會向上彎曲,所以我們在地球局部地區就算觀察到了曲率,它都不能代表整個地球。以前人們去不了外太空怎麼辦,那麼在地球上還有一種方法可以知道地球的實際形狀和大小。
  • 宇宙學被兩朵「烏雲」籠罩,有可能牛頓定律和廣義相對論都錯了?
    開爾文勳爵所指的兩朵「烏雲」,實際是指當時處於萌芽狀態的量子理論和相對論。一百多年過去了,儘管現在人們在歡呼量子力學和廣義相對論取得了勝利,因為這兩者幾乎能解釋所有我們已知的現象。但是,幾乎所有當代的物理學家內心都明白,現在歡呼勝利還為時過早,因為還有兩朵「烏雲」籠罩在物理學和宇宙學頭上,這兩朵「烏雲」分別是暗物質和暗能量。
  • 科學只有對和錯,不分官科、民科,相對論誕生過程詮釋何為科學
    在狹義相對論中,時鐘的「減速」,由相對於該時鐘處於相對運動狀態的觀察者決定。在狹義相對論中,無加速運動中的觀察者有一個明確的方法來確定哪些事件與給定事件同時發生。然而,相對於一個處於相對運動中的第二觀測者,將不同意關於哪些事件與第一觀測者相關。這兩個觀測者的判斷都不對,他們的分歧僅僅反映了這樣一個事實:在狹義相對論中,同時性是一個依賴於觀測者的概念。
  • 可觀測宇宙有多大?是宇宙年齡 x 光年嗎?
    但如果是這樣,當我們說宇宙的年齡是138億年的時候難道它的大小不也應該是138億光年嗎?有許多人對此感到困惑。根據今年八月份的一項最新計算,宇宙的大小要要比先前認為的在各個方向縮水3.2億光年,但它的半徑依然達到453.4億光年。而這僅僅是我們可以看到的宇宙,我們看不見的部分或許有無限那麼大。
  • 宇宙的年齡只有138億年。為什麼可觀測宇宙的半徑是465億光
    現在我們已經知道了地球、太陽系和銀河系的大小,但是我們無法測量宇宙的真實大小,因為宇宙太大了,我們甚至認為宇宙幾乎是無限的。銀河系直徑為10萬光年雖然我們無法測量宇宙的實際大小,但我們仍然給出了一個可觀測的大小。所謂可觀測宇宙是以空間望遠鏡發出的最遠恆星光的距離為半徑計算的宇宙面積。
  • 為什麼可觀測宇宙半徑是465億光年?不應該是138億光年嗎?
    宇宙膨脹的發現在可觀測宇宙的話題中,首當其衝的問題就是宇宙膨脹是怎麼發現的,我們必須簡單交代下這個問題:宇宙大小和年齡的猜測首先對宇宙大小作出猜測的布魯諾宇宙大小和年齡的實質性進展愛因斯坦在1905年以光速不變和下一相對性原理為基礎總結了麥克斯韋和洛侖茲以及龐加萊等前人的成就,推出了狹義相對論,當然還有未來能解釋物質來源的質能等價方程。
  • 科學家發現:地球位於可觀測宇宙正中,這真的只是巧合嗎?
    無論是百度還是維基,我們搜到的宇宙大小都是930億光年,無論從地球的任何方向上觀測,宇宙的半徑大小都是465億光年,地球居然剛好在宇宙的正中!難道冥冥之中,真是上天的安排嗎?通過觀測宇宙微波背景輻射,再加上宇宙膨脹的速率,推算出宇宙的大小大約930億光年,但光學可觀測宇宙並沒那麼大,因為宇宙微波背景輻射是光學觀測極限,更深入的發現要到中微子和引力波探測技術才能直達大爆炸的核心。
  • 科學家算錯了?宇宙年齡138億年,為何直徑卻有930億光年?
    同宇宙起源之謎一樣,宇宙大小之謎也是宇宙一個終極奧秘,由於宇宙實在太龐大,人類至今無法計算出宇宙的實際大小,儘管如此,人類還是推算出可觀宇宙的大小。宇宙星球大小比較根據科學家計算,可觀測的宇宙大小為930億光年,也就說宇宙的直徑為930億光年,這是為什麼概念?
  • 新觀測結果再次證明了廣義相對論
    在人類科學史上,相對論無疑是最值得人們稱道的科學成就。在一百多年前,愛因斯坦就提出了狹義相對論和廣義相對論,直到今天,我們仍然還在試圖證明其中的理論,並且,每一次都證明:愛因斯坦是正確的。去年的時候,科學家們公布了人類歷史上第一張黑洞照片,正式「發現」了從愛因斯坦的相對論中推導出來的這種天體,讓它從理論變成了實際,證明了愛因斯坦的正確性。
  • 宇宙的大小
    不,準確地說,是總星系的大小(總星系就是我們常說的可觀測宇宙,是目前我們可以看到的宇宙大小,當然不是整個宇宙的大小,這是因為宇宙一直在膨脹)。而我們的地球在這個體積為4立方光年的空心球裡,不過像一顆小小的芝麻而已。相對於地球而言,宇宙是「無限大」的。
  • 地球為什麼剛好位於可觀測宇宙的正中心?
    牛頓萬有引力定律牛頓提出萬有引力之後,遇到一個問題沒法解決,那就是按照萬有引力定律,所有的天體會在引力的作用下相互靠近,但是實際觀測並不是這樣。比如:月球並沒有離我們越來越近。在其中一篇,愛因斯坦提出了廣義相對論,但是在提出廣義相對論時,他發現通過這個公式得到的結果是宇宙是動態的,這和他認為的世界觀不一樣,所以他在這個公式中添加了一個宇宙常數。但是很快愛因斯坦遭遇了打臉,當時的神父勒梅特提出了質疑,而另一位科學家哈勃則通過望遠鏡發現星系紅移,也就是有些星系正在遠離地球。
  • 可觀測宇宙之外是什麼樣的?與黑洞是否有聯繫?
    從哈勃的觀測結果來看,距離地球比較遙遠的河外星系,我們接收到的光線,在光譜表達上都有著向紅端移動的現象,而且距離地球越遠的星系,這種紅移的現象越明顯,根據光譜都卜勒效應,哈勃提出了河外星系正在不斷遠離地球這樣的結論。愛因斯坦在親自觀測到這種紅移現象之後,不得不將引力場方程中的宇宙常數刪除。
  • 宇宙幾乎是平直的,計算結果是在0.4%的精確度之內,你能接受嗎?
    廣義相對論又告訴我們「時空是可以彎曲的」,於是人們推測宇宙也許就是一個彎曲的有限的巨大空間,但是宇宙是沒有邊界的。這些科學家堅信,暴脹理論不可能是錯誤的,宇宙中應該還會有哪些物質或能量被忽略了。於是他們繼續尋找......到了1988年,也就是愛因斯坦死後43年,歷史繞了一圈,科學家們的世界觀又得重新改了一次。兩個分別由派爾穆特和施密特領導的相互競爭的天文學家團隊,宣布了他們觀測的結果:他們認為,宇宙的確應該有一個常數,並且宇宙常數並不為0!
  • 我們是如何測量浩瀚宇宙大小的?
    當時沙普利正打算舉行和另一位美國科學家希伯·柯蒂斯(Heber Curtis)的辯論會,主旨是關於宇宙的大小。沙普利和柯蒂斯的辯論沙普利相信我們的銀河系直徑大約30萬光年。按照我們目前的最新認識,沙普利得到的這個數據幾乎比實際情況大了3倍左右,但在當時,他的測量結果已經屬於相當精確了。
  • 相對論:光速不可超越,宇宙膨脹又可超光速,愛因斯坦自己打臉?
    狹義相對性原理:一切物理定律在所有慣性系中均有效狹義相對論中所有推導出來的結果都是以這兩條最基本的假設為前提的,當然光速無法超越也是,因為狹義相對論中推導出來的質增效應會讓存在靜止質量的物體在接近光速時質量無限增加,進而讓速度在無法前進一步,因為推動物體前進的能量是有限的,它最終會停留在某個接近光速的位置。
  • 相對論:光速不可超越,宇宙膨脹又可超光速,愛因斯坦自己打臉?
    狹義相對性原理:一切物理定律在所有慣性系中均有效狹義相對論中所有推導出來的結果都是以這兩條最基本的假設為前提的,當然光速無法超越也是,因為狹義相對論中推導出來的質增效應會讓存在靜止質量的物體在接近光速時質量無限增加,進而讓速度在無法前進一步,因為推動物體前進的能量是有限的,它最終會停留在某個接近光速的位置