理論分析有錯誤?
按照愛因斯坦在相對論中的描述,宇宙中最快的速度是光速。除了光速之外,再也沒有物體的速度可以比它還要快,包括人類在內。日後人類再發展科技,都沒有辦法達到光速,最多只能是亞光速。
不過,這裡出現了一個矛盾點。我們知道,宇宙起源來自於138億年前的一個奇點爆炸。在大爆炸發生後,宇宙不斷地膨脹,最終變成了今天的模樣。宇宙目前的半徑範圍應該是138億光年才對,既然光速是宇宙中最快的速度,科學家們又是如何觀測到465億光年半徑宇宙的呢?難道愛因斯坦的相對論是錯誤的?
相對論和宇宙大爆炸真的矛盾嗎?
從數據上,我們可以看出宇宙大爆炸發生後,宇宙的膨脹速度其實是超越光速的,而且要比光速快很多,足足多出了3倍多。愛因斯坦真的錯了?還是科學家們對於宇宙的觀測、宇宙的膨脹
其實,這些概念都沒錯。它們雖然看起來好像是相悖的,但實際上卻並不違背,因為這裡就要引入一個全新的概念:宇宙的「膨脹效應」。通過微波背景輻射和宇宙中的紅移效應,科學家們發現了宇宙爆炸和膨脹的現象。當奇點爆炸的一瞬間,宇宙中的溫度其實是非常高的,隨著宇宙變得越來越大,大爆炸的溫度也就開始逐漸下降。
當然,宇宙大爆炸發生之後,隨著宇宙越來越大,光便也在宇宙中奔跑。看起來,光應該只跑了138億年才對,可其實如果運用宇宙膨脹效應的原理,你會發現這個說法是錯誤的。因為早期的宇宙是沒有辦法進行光速傳播的,高溫導致早期的宇宙都是等離子的狀態,可能大家不清楚這是什麼意思,我們可以參考太陽。
我們知道,太陽是一個巨大的等離子體,而陽光從太陽傳播到地球上。相信大家都聽過「8分鐘原理」,簡單來說,從太陽發出的光芒到地球接受到陽光,已經是8分鐘之後的事情了。所以,早期的宇宙在大爆炸發生後,在很長一段時間裡,宇宙除了不斷的膨脹,並沒有光子參與運動。自然而然,也就沒有光在宇宙中傳播。直到宇宙的溫度降低後,被束縛住的光子終於得以釋放,它們才開始在宇宙中傳播。
那麼,從宇宙大爆炸發生後到光子開始在宇宙中傳播,中間的這段時間是多久呢?科學家表示,大約是38萬年的時間。在這38萬年的時間裡,宇宙膨脹的速度是驚人的,這才會導致我們觀測到的宇宙範圍實際上與宇宙理論上的範圍是有出入的。所以,看起來好像是和愛因斯坦相對論有矛盾,其實並不相悖。