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?

2021-01-18 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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    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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  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    通古計算哈勃常數,最後可以簡單得到宇宙的年齡,大約在138.2億年前,一個無限緻密、質量無限大、體積無限小的奇點「爆炸」了,宇宙開始演化一直到今天仍舊在不斷的膨脹。【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
  • 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?
    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。
  • 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?
  • 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?
    ,差不多能噎死你!但你也可以一句話噎死他,「愛因斯坦告訴我們,任何有質量的物體不可以超過光速!」,這下應該輪到對方說不出話來了!不過這並沒有解決問題,只是把問題弄得更複雜了。宇宙的大小到底是怎麼算出來的?
  • 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?
    但是宇宙大爆炸理論又提出,宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸,如果說光速是宇宙速度的上限,為什麼138億年後,宇宙的大小不是138億光年的半徑範圍?這中間是否存在矛盾?首先我們要從宇宙的誕生開始說起。科學家經過長期對哈勃常數的測算加上微波背景輻射的共同測算,得出宇宙的年齡為大約為138.2億歲。那麼問題來了,為何可觀測宇宙的直徑卻有930億年,遠大於138億光年。
  • 宇宙膨脹速度只有67千米/秒,為什麼138億年能膨脹出930億光年?
    宇宙的年齡到底是多少年在這問題上並不重要,而且138億年這個數字非常準確了,在這裡就不糾正了,吃瓜群眾好奇的是宇宙中速度最高的不過是光速而已,即使以光速膨脹也不過是276光年而已,怎麼會跑出930億光年的距離呢?而且表現宇宙膨脹速度的哈勃常數不過67.15千米/秒,都還沒有帕克衛星環繞太陽的近日點速度高,天文學家是不是搞錯了?
  • 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!
  • 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
  • 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,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
  • 光速是最快的,那為何137億年歷史的宇宙卻膨脹了930億光年?
    其實可觀測宇宙確實已經達到了930億光年,但即使宇宙在這138.2億年裡以光速膨脹,最多也就只膨脹了138.2億光年的半徑,那麼這930光年的直徑又是怎麼來的呢?很明顯這宇宙膨脹肯定超過了光速!這一點是毋庸置疑的,而且空間的膨脹並不受光速限制,從暴漲開始的10^-32S之內,宇宙即從一個原子大小膨脹到了光年級別,當然此時暴漲即宣告結束,但膨脹卻並未結束!
  • 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。
  • 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?
  • 宇宙大爆炸只過去了138億年,為何直徑達到了930億光年?
    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。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?
  • 宇宙大爆炸只過去了138億年,為何直徑達到了930億光年?
    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。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?
  • 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。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。