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?

2020-10-14 星辰大海路上的種花家

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!之後還有奧伯斯老爺子也根究夜空沒有像白天一樣亮推測出宇宙有一個有限的開始!

大爆炸模型

兩位大佬都說的非常有道理,但有一個致命的缺點就是他們都沒證據!討論這個問題必須要到愛因斯坦的廣義相對論發表後才有可能,弗裡德曼和勒梅特根據公式推導得出了宇宙可能在動態中,而勒梅特則更進一步提出了原生原子說(宇宙大爆炸的前身)。

註定科學界要在二十世紀三十年折騰出一個大事件,哈勃經過十年的觀測證明了遙遠的宇宙正在快速離去,支持了勒梅特提出原生原子的膨脹說,那麼反推過來,很久很久以前的宇宙就在一個很小的空間內,這就是最早的大爆炸說來歷!

哈勃紅移

當然宇宙既然發生了大爆炸,那麼必定有留下證據了,它們都在哪呢?科學家們行動起來,提出了大爆炸的太初物質合成說,還根據大爆炸理論提出了餘暉的說法,而這兩個最關鍵的事情則被從三十年代起快速發展的射電天文學給解決了!

首先是觀測到了銀河系中星雲物質的比例,和大爆炸的太初核合成比例非常接近,另一個則是真正觀測到了宇宙微波背景輻射,至此大爆炸理論的道路已經走通!不過卻有一個問題,大爆炸的高溫會產生出磁單極子,宇宙微波背景輻射溫度非常均勻,星系觀測各向同性,而且宇宙幾乎就是平坦!

暴脹理論

這些問題統稱為視界問題、平坦性問題和磁單極子問題!所有問題大爆炸都無法解釋,因此阿蘭·古斯在1980年代提出暴脹理論,認為宇宙在誕生初期時經歷了一個暴脹的過程,儘管它非常符合當前的宇宙模型,但也不是所有的科學家都是支持的,比如諾獎得主彭羅斯就支持循環宇宙模型,他對暴漲模型不感冒!

大爆炸剛發生後的超光速暴脹過程產生了引力波。

宇宙的年齡

結合宇宙大爆炸以及暴脹模型,還有普朗克衛星測定的最精確的哈勃常數,科學家在2015年時得到了一個宇宙誕生的大致年份,大約在137.87±0.02億年前!

宇宙的年齡可以通過對哈勃常數以及所含成分的密度參數的測量決定

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!也許大家有點懵逼,宇宙誕生不就是138億年麼?怎麼就膨脹出465億光年半徑的宇宙,即使以光速膨脹宇宙也就276億光年直徑,難道算錯了嗎?

其實還真錯了,因為宇宙的膨脹根本就不受愛因斯坦的狹義相對論約束,空間膨脹不傳遞信息,而且在宇宙的每一處都在膨脹,這個速度是多少呢,就是哈勃常數,2013年時普朗克衛星測量的是67.15千米/秒·百萬秒差距,這個解釋就是每隔326萬光年,宇宙膨脹的速度就增加67.15千米/秒,所以當宇宙越來越大時,它膨脹的速度也會越來越快,終會在宇宙的某處超過光速!

所以經過138億年,宇宙膨脹到465億光年半徑完全沒毛病!

138億光年外的位置,現在怎麼樣了呢?

我們來看看人類極限能觀測的這些地方,都膨脹到了哪裡!到目前為止人類觀測到最遙遠的天體是GN-Z11星系,它是哈勃在宇宙組合體近紅外深河外星系遺蹟巡天調查時發現的,大約在宇宙誕生4億年後!到現在它大約膨脹到了300億光年外!

電磁波段能觀測到最遠的位置是宇宙微波背景輻射,大約在宇宙大爆炸後38萬年後光子退耦後才出現的大爆炸餘暉,它大約膨脹到了461億光年!

當然大爆炸最初發生的那一剎那之後,暴脹期產生了引力波,所以我們還有一個用引力波觀測的手段,也許那個引力波探測天線可能高達光年級別,至少現在是不用考慮了,這個位置,大約在465億光年!

以上幾個是人類觀測手段窮盡極限所能達到的可能,而2021年10月份,詹姆斯韋伯望遠鏡要發射升空了,也許他能將人類觀測到最遙遠的星系推進幾個數量級。

目前138億光年外的地方正在發生什麼?

根據哈勃常數,我們可以算出在這個位置大約正以284,254.6千米/秒的速度膨脹,距離光速也就一丟丟了,據此計算,現代宇宙大約在145億光年外膨脹超過光速!不過前提是目前的哈勃常數,而它是會隨著時間改變而改變的,當138億光年外的星光傳遞地球時,也許就不是那樣了!

不過還有個有趣的消息,1998年兩個科學團隊還發現了宇宙在45億年前開始了加速膨脹,這估計讓大家有點懵,膨脹的好好的,突然來一個加速膨脹,這宇宙要把自己撕裂嗎?還真有可能,因為大撕裂本來就是宇宙最終結局的一個選項!

所以宇宙未來真的會撕裂嗎?

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    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!
  • 光速不可超越,宇宙誕生138億年,為何直徑卻達到930億光年?
    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。
  • 光速不可超越,宇宙誕生138億年,為何直徑卻達到930億光年
    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?
  • 光速不可超越,宇宙誕生138億年,為何直徑卻達到930億光年
    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?
  • 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?
    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?
  • 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?
    後來哈勃藉助天文臺發現了很多河外星系,它們都在遠離地球,愛因斯坦聽說過後就挺疑惑的,因此親自去哈勃工作的天文臺觀測星系紅移現象,至此宇宙大爆炸理論的首個證據被找到了,因為宇宙的演化是動態變化的,除此之外宇宙背景微波輻射的發現,讓宇宙大爆炸假說更加正統。
  • 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?
    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?
  • 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?
  • 為什麼可觀測宇宙半徑是465億光年?不應該是138億光年嗎?
    一直以來有一個問題困擾著大家,宇宙的年齡據說是138.2億年,姑且我們信之!但又有說可觀測宇宙的半徑高達465億光年,事實上這個問題並不簡單,我們需要對各個方面分解出來理解。光是宇宙中最快的速度,為什麼138.2億年的時間膨脹出了465億光年的半徑?解決了宇宙來自於一場爆炸的問題,我們來討論下為什麼宇宙為什麼會超光速膨脹!狹義相對論有兩個前提,一是光速不變,二是狹義相對性原理。而光速也不可超越,這就將超光速封死了,為什麼宇宙膨脹還能超過光速?因為138.2億年即使按光速膨脹也只能跑出276.4億光年,怎麼可能會到465億光年呢?
  • 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?
    另一個可能則是速度疊加效應,無論兩個如何相對運動,它們之間的最大速度就是光速,光速始終是一個屏障,它無法被超越。大家認識了愛因斯坦的相對論,才了解了光速不可超越,但光速不可超越,並不是愛因斯坦的首先認識到的。
  • 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?
    大家認識了愛因斯坦的相對論,才了解了光速不可超越,但光速不可超越,並不是愛因斯坦的首先認識到的。2014年普朗克衛星測得最精確的哈勃常數為67.15千米/秒/百萬秒差距(326萬光年),假如按照這個速度計算,那麼宇宙大約在145.613138億光年外,天體遠離速度超過光速。
  • 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。
  • 在138億年裡,宇宙如何從奇點膨脹到24萬億光年的範圍?
    根據目前最為精確的觀測結果來估計,宇宙起源於138億年前的時空奇點,可觀測宇宙目前已經膨脹到半徑為465億光年的範圍,不可觀測宇宙的半徑更是有可能達到12萬億光年。顯然,宇宙的膨脹速度已經遠超光速,遙遠宇宙中的星系會以數倍光速的速度在遠離我們。
  • 宇宙約為138億歲,可觀測宇宙半徑卻達465億光年,矛盾不?
    宇宙的年齡與可觀測宇宙範圍之間存在著兩個相互矛盾點:其一,宇宙的年齡既為138億歲,那麼即使宇宙空間以光速膨脹,宇宙的大小也應該僅為半徑138億光年,而現在可觀測宇宙的半徑就達到了465億光年,而不可觀測的部分更是不知道有多大。
  • 愛因斯坦又錯了!光速並非不可超越,這些速度就比光速快!
    甚至有科學家曾說:光在宇宙中像蝸牛一樣爬行!於是便有科學家猜測,光速真的是宇宙最快的速度嗎?雖然愛因斯坦相對論中描述光速是宇宙中最快的速度,但根據現代科學家們的研究,還是有一些速度能夠超過光速的!而量子糾纏的速度已經超越了光速。但是,以人類目前為止的科研條件,建立兩個相距光年為單位的實驗室顯然是不可能的,所以量子糾纏的速度也只是理論上的存在,並未得到證實。
  • 宇宙年齡138億歲,半徑卻有465億光年,這裡面有什麼矛盾嗎?
    之所有有人認為,宇宙才138億歲,怎麼會膨脹到幾百億光年呢?這個想法一定是出自愛因斯坦對光速藩籬的設定。所謂光速藩籬,就是光速在真空中運動速度是我們世界最高速度,光速極限,沒有任何物質能夠超越光速,否則這個世界就不是這個樣子。
  • 138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
    光速是宇宙最快速度,光在1年的時間裡可以前進1光年的距離。宇宙誕生至今已有138億年,這意味著光最遠傳播了138億光年。那麼,138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?我們的太陽系直徑為2光年,太陽系又在直徑為10萬光年內的銀河系之內。
  • 138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
    光速是宇宙最快速度,光在1年的時間裡可以前進1光年的距離。宇宙誕生至今已有138億年,這意味著光最遠傳播了138億光年。那麼,138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?我們的太陽系直徑為2光年,太陽系又在直徑為10萬光年內的銀河系之內。