宇宙才138億歲,直徑卻達到了930億光年!不是說光速不可超越嗎?

2020-12-06 科學新視界

狹義相對論告訴我們,光速是這個宇宙中最快的速度,是只能接近,無法超越的速度。這個理論是人類認識宇宙的基礎,是科學家們最普遍贊同的一個理論。在這個宇宙中,任何存在質量的物體,都必須屈服於光速。但是,宇宙的膨脹卻是一個例外。

哈勃紅移和宇宙微波背景輻射告訴我們,我們的宇宙極有可能是來自於138億年前的一場大爆炸。如果這個理論是正確的,那就意味著所有物質的運動最早也是從138億年前開始的,就算這些物質以光速連續運動了138億年,它們之間相隔最遠的距離也應該是不大於138億光年的啊,為何宇宙中會有間隔200億光年的天體,為什麼我們可觀測宇宙的直徑又是930億光年?

宇宙纖維結構

如果光速真的是無法超越的,那麼任意兩顆天體之間的距離應該不大於138億光年,為什麼會有間隔超過138億光年的天體呢?這是否意味著光速被超越了,狹義相對論被打破了呢?

其實狹義相對論還是穩如泰山,這裡我們要理解狹義相對論的規定,它說的是任何具有質量(能量就是質量)的物體,其速度不可能超過光速。或者可以這麼說,在一個時空中,任意兩個觀測者,在同一事件上的相對運動速度都無法超過光速。所以說,光速不變只適用於同一時間同一地點的物體。

舉個例子,有兩艘飛船,分別從你的左右方向以0.8倍光速飛出去,你在飛船觀測者眼中遠離的速度卻始終是0.8倍光速,那麼這時候這兩艘飛船之間的相對速度是是多少呢?一般人肯定會直接用伽利略變換計算,兩艘飛船之間的相對遠離速度為1.6倍光速,但是這是錯的。

這時候兩艘飛船處於高速運動狀態,我們不能使用伽利略變換,而應該使用洛倫茲變換進行速度疊加計算,它們之間相對遠離的速度大約是0.98倍的光速。這就是狹義相對論的計算方法,光速並沒有被超越,是不是有一點世界觀被顛覆的感覺。而我們宇宙的膨脹在從某種角度上來看也可以這麼解釋。

上面我們說了,光速限制只能夠限制同一時空事件中的兩個物體,在這種情況下,由於空間結構本身變化而導致的物體分離現象,並不會受到任何額外運動的影響。通俗地說就是,如果你看到了一個物體,你和這個物體之間的空間正在膨脹,這個物體在你看來就會更快地遠離你而去了(空間收縮會導致加速接近)。

但是無論這個空間怎樣膨脹,都必然會導致紅移現象(空間收縮會導致藍移),這個現象會讓你感覺這個物體正在加速遠離你,即使在此之前它的相對論運動速度是零。這樣我們就可以解釋我們看到的星系超光速遠離現象,這並不是星系的運動超過了光速,而是空間在膨脹。空間結構變化的速度比我們在光速下所能覆蓋的距離大得多,這並不是物質的運動,而是宇宙的基本性質。

這就是神奇的宇宙,它以其獨特的魅力吸引了無數的科學家去探索。當未來的某一天,我們人類能夠直接看透宇宙的本質的時候,我們或許就會發現一個全新的,截然不同的新世界。

這時候,我們或許就會發現,我們人類乃至一切生命本身或許只是一堆粒子的相互作用而已。我們一切的情感,見聞,思考和回憶,乃至我們一切的認知,都只是基本粒子在自身的特性下進行的無意識運動。或許,宇宙中的生命和荒蕪其實並沒有本質的區別。

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    宇宙誕生138億年,為何直徑930億光年? 在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?
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    宇宙誕生138億年,為何直徑930億光年?在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?宇宙大爆炸也就是誕生才138億年,而根據相對論,物體移動速度無法超過光速,那麼為什麼現在所觀測到的宇宙直徑卻能達到930億光年?現在普遍認為,我們這個宇宙是從一個奇點爆炸出來的,那麼就會有一個中心點,作為起點,開始向四面八方迅速擴大,就像吹一個氣球。
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  • 宇宙才誕生了138億年,為何可觀測宇宙的直徑卻達到了930億光年?
    人類對於宇宙的認識,其實是一個十分緩慢的過程,從古代科學的「天圓地方」,再到古希臘的「地心說」,最後到哥白尼的「日心說」,推翻了天文學的根本變革,但事實上太陽也不是宇宙的中心。現在人類已經根據理論得到,我們有著以地球為中心,930億光年的可觀測直徑。
  • 138億歲的宇宙,可觀測直徑930億光年,這與光速極限原則矛盾嗎?
    在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?其實簡單的回答,就是宇宙膨脹速度超過光速。但很多科普文章又強調,光速每秒約30萬千米,是宇宙中最高速度,任何物體不得超越。這樣有人就更疑惑了,這豈不矛盾嗎?難道科學可以翻手為雲覆手為雨,隨意亂點鴛鴦譜?
  • 138億歲的宇宙,可觀測直徑930億光年,這與光速極限原則矛盾嗎?
    在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?其實簡單的回答,就是宇宙膨脹速度超過光速。但很多科普文章又強調,光速每秒約30萬千米,是宇宙中最高速度,任何物體不得超越。這樣有人就更疑惑了,這豈不矛盾嗎?
  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    【可觀測宇宙直徑930億光年】目前的可觀測宇宙直徑930億光年,也就是半徑為465億光年,這是很多人非常疑問的一點,因為宇宙年齡只有138億歲,換言之也就是給了宇宙138億年的膨脹時間,按照最快光速膨脹,宇宙的乾淨也應該只有138億光年,目前來看宇宙膨脹超光速,那這是否違反了愛因斯坦的相對論要求
  • 愛因斯坦說光速不可超越,宇宙138億年,為何能膨脹出930億光年?
    都說宇宙廣袤達到了138億光年,光從如此遙遠的地方到達這裡,早就過去了138億年,那麼現在那宇宙的邊緣,怎麼樣了呢?宇宙到底是什麼時候誕生的?科學家也一直想弄明白宇宙到底有多大,這事情從牛頓時代就開始折騰了,牛爵爺根據封閉空間內引力會逐漸收縮到一點,而現在的宇宙好好的,從而推測出宇宙無限大!
  • 宇宙年齡138億年,為何直徑卻有930億光年?
    宇宙全景圖雖然人類至今不知道宇宙是怎麼來的,但是對於宇宙的起源建立了一個比較系統的理論,科學家們普遍認為宇宙起源於138億年前的一場大爆炸,從大爆炸開始的那一刻開始宇宙就誕生了,如今距離宇宙誕生已經過了138億年,也就是說宇宙已經138億歲了,除了宇宙起源之謎以外,宇宙的另一個謎團同樣激起科學家們濃厚興趣,那就是宇宙大小之謎
  • 宇宙直徑達930億光年,根據相對論,為什麼宇宙年齡只有138億年?
    所以最後計算出的宇宙的年齡大約是138.2億年,相對應的可觀測宇宙大小是930億光年。很多朋友將宇宙的大小理解成930光年,但資料中都寫了可觀測宇宙,這非常有意思,我們下文中繼續來簡單描述下。為什麼138億年的宇宙,卻又930億光年的大小?假如根據愛因斯坦的光速不可超越理論,那麼138億年前的大爆炸產生的宇宙,即使以上限膨脹,那麼整個宇宙也不過276億光年而已,有何來930億光年呢?這裡你會發現會有兩個問題:宇宙膨脹為什麼可以超過光速?宇宙膨脹為什麼能超過光速?
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    所以最後計算出的宇宙的年齡大約是138.2億年,相對應的可觀測宇宙大小是930億光年。很多朋友將宇宙的大小理解成930光年,但資料中都寫了可觀測宇宙,這非常有意思,我們下文中繼續來簡單描述下。為什麼138億年的宇宙,卻又930億光年的大小?
  • 年齡138億歲,直徑930億光年,你所了解的宇宙真是這樣的嗎?
    宇宙真是像你了解的那般嗎?直徑930億光年,年齡138億歲? 現在人類已知在宇宙中光速是最快的,而且宇宙的年齡大約是138億歲左右。肉的直徑大約是930億光年。
  • 怎麼理解宇宙直徑是930億光年,而年齡只有138億年?
    造成這種差異的原因是,首先,138億光年本質上是威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和普朗克衛星觀測到的宇宙微波背景(CMB)輻射球體的半徑。因此,該球體的直徑將為276億光年。因為這,我們經常使用/引用的「可觀察」宇宙的直徑變為930億光年。
  • 科學家稱宇宙直徑930億光年,但年齡只有138億年,前後不矛盾嗎?
    在現在的科學論證中,科學家早前提出的宇宙直徑約為930億光年的說法受到了普遍認同,在經過一系列的數據演示和推算之下,宇宙930億光年的直徑是目前比較可信的一種推斷。當然這只是人類以目前的技術來探測到的宇宙邊界,但宇宙的直徑絕對不止930億光年,而且宇宙每時每刻都在加速膨脹,這個邊界更是難以預測。但是和宇宙的年齡相比,宇宙至今約有138億的歷史,按照光走一年的距離為一光年來算,宇宙現在應該只有138億光年的直徑才對,為何是930億光年?
  • 愛因斯坦說光速不可超越,138億光年外的地方,現在怎麼樣了?
    都說宇宙廣袤達到了138億光年,光從如此遙遠的地方到達這裡,早就過去了138億年,那麼現在那宇宙的邊緣,怎麼樣了呢?為什麼138億年的時間膨脹出了465億光年的宇宙有了宇宙誕生的模型、參數和時間,那麼科學家計算出了宇宙的大小,大約930億光年直徑!
  • 360億光年、930億光年、2520億光年,哪個才是宇宙真實大小?
    首先來說說180億光年這個答案,180光年之所以被認為是宇宙邊界,是因為這個範圍是從地球出發,人造飛行物所能夠達到最遠的距離,也就是人類即使掌握了光速飛行,最遠也就只能飛180億光年,不能再遠了,為什麼呢?
  • 宇宙年齡138億年,宇宙直徑930億光年,光速最快,這不矛盾嗎?
    我們在談論宇宙的空間大小和時間概念時,經常會提及或者看到宇宙年齡138億年和可觀測宇宙直徑930億年,這兩組數字都還有「億」這個字眼,都是表明宇宙時間發展演化特徵的標量,按理說宇宙向外膨脹,即使給它最快的膨脹速度光速,宇宙的可觀測半徑也會只有138億光年呀,但是為何會有直徑930億光年這麼大呢
  • 宇宙年齡僅138億年,但直徑卻有24萬億光年,為什麼會超光速?
    根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年前的奇點。138億年過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?
  • 宇宙年齡僅138億年,但直徑卻有24萬億光年,為什麼會超光速?
    根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年的奇點。138億年前過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?事實上,無論是宇宙大爆炸理論,還是相對論,都是科學界廣為接受的理論,這兩者並不存在衝突。而且宇宙的直徑並非930億光年,也不是138億光年,而是至少達到24萬億光年。930億光年只是可觀測宇宙的大小,地球位於這個範圍的中心。
  • 930億光年外是宇宙的邊緣嗎?如何能到達宇宙的邊緣?
    是宇宙的邊緣嗎?其實答案很簡單:930億光年外還是我們的宇宙。但這樣回答有小朋友就不樂意了,既然還是我們的宇宙,那為什麼說宇宙是930億光年的呢?這就要從930億光年的來歷說起。大家可能注意到了,這裡說的是宇宙的直徑930億光年,半徑也就是465億光年了。