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既然狭义相对论认为光速不可超越 为啥宇宙膨胀速度超过光速呢?

时间:2021-05-23 04:06:41

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既然狭义相对论认为光速不可超越 为啥宇宙膨胀速度超过光速呢?

宇宙大爆炸理论认为,宇宙起源于138.2亿年前一个超时空奇点,现在可视范围直径有930亿光年。

也就是说,宇宙膨胀超过了光速。既然爱因斯坦狭义相对论认为,光速是我们这个宇宙最高的速度,一切有静止质量的物体都无法达到光速,更无法超越光速,那为什么宇宙膨胀又会超越光速呢?这大概就是题目所提出的疑惑了。

我们就来就事论事说明这个问题。狭义相对论认为光速是最大的速度没错,但还说了是有静止质量的物体不可能达到光速,我们宇宙的膨胀却是宇宙本身时空的膨胀,时空有质量吗?是有静止质量还是有动质量呢?没有。迄今为止,没有一个理论认为时空有质量吧?

因此时空本身的膨胀是不受狭义相对论限制的,换句话说,宇宙就是时空物质的全部,时空就是宇宙本身,宇宙本身膨胀光速可管不了,光速只是我们这个宇宙中的某种现象,是宇宙管辖下的东西,因此无权去管宇宙了。

比如在一个体育场馆里,你是跑的最快的人,没有人能够超过你。但如果这个场馆自己会膨胀长大,膨胀的速度比你跑的速度还要快,你跑的速度并没有变化,而且依然没有人能够超过你,因此场馆膨胀与有没有人能够超过你有什么关系呢?这个场馆就比喻我们的宇宙。

宇宙膨胀速度并不是均匀的,至少我们知道有两个时期是超过光速的:一个时期就是宇宙大爆炸后10^-35秒,是宇宙暴涨期,暴涨仅持续了10^-33秒,就在这极为短暂的一瞬,宇宙经历了100次加倍(2^100),宇宙尺度从先前增加了10^30倍;还有就是现在,宇宙依然以超光速在膨胀。

哈伯常数就是表示宇宙膨胀速率的。

根据欧洲航天局用普朗克卫星测量的结果,哈伯常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc。这就是说,卫星精确的观测到在距离我们326万光年的地方,星系远离我们的速度为67.80±0.77千米每秒/。

宇宙膨胀时各相同性均匀进行的,也就是说无论从哪个方向看起来都是一样的,距离越近膨胀越慢,越远越快,膨胀的速度与距离成正比。这样我们就能够得出可视宇宙半径465亿光年最远那个星系的膨胀速度为光速的3.22倍。也就是说,现在宇宙整体膨胀速度超过光速3倍多。

如果用可视范围半径465亿光年除以宇宙年龄138.2亿年,得出的数据是3.36倍,也就是说宇宙膨胀平均速度达到光速的3.36倍。

当然这只是指可视范围,其实宇宙还有两个视界,就是大爆炸30万年以内那段时间,是光线也无法穿越浓密粒子汤的混沌时期,是看不见的;还有由于宇宙膨胀大于光速,已经走向远方的光线永远也回不到我们这里。因此有两头看不见的宇宙,为不可视宇宙,这段宇宙到底有多大,谁也不知道。

所以宇宙膨胀总体是超过光速的,在138亿年间,宇宙暴涨期后膨胀是均匀的还是有时快时慢的变化,目前尚无定论。但暴涨时期肯定是超过现在速度的,否则就不会平均膨胀速度大于我们现在的哈勃常数。

宇宙膨胀与狭义相对论光速藩篱没有关系,就是这样。

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