申生俊
宇宙的年龄约137亿年,而宇宙的直径却至少有上千亿光年,难道大爆炸速度超光速N倍吗?
爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,宇宙中所有物质的运动速度都不可能超过光速!那么按科学家测算的宇宙约诞生于138.2亿年前,按理来说宇宙最大也就138.2亿光年,但可观测宇宙却高达930亿光年!那么宇宙中物质的的速度暴涨速度超过了光速?那为何狭义相对论中认为物质速度不能超过光速呢?
这个过程我们需要来理解一个概念,就是宇宙的“大爆炸”并非是我们理解当中的氢弹或者原子弹爆炸,当然宇宙“大爆炸”释放的能量也比两者大得多!但即使能量再大其碎片飞行速度也是有上限的!但宇宙的大爆炸却没有,因为它“炸”出来的不是宇宙的物质碎片,而是空间、时间以及物质的所有一切!在这里需要强调一个观念,无论相对论中对物质的速度要求如何,但却从没有限制过空间膨胀的速度!
当然空间膨胀的速度也不是相对论可以限制的,从暴涨时代的一个原子大小的空间在10^-32S之内即可膨胀到光年大小,当然现在的宇宙已经膨胀已经没有那么高的速率了,但整体累计的膨胀速度却更快了,因为宇宙的每一个普朗克尺寸内的空间都在膨胀,累计到930亿光年外可想而知是一个多大的速度!
当然我们现在用哈勃常数来衡量宇宙膨胀的速度,这个简单的含义是宇宙在每隔326万光年的的距离上膨胀速度增加68KM/S,这在任意方向上观测是一致的,这并非说我们处在宇宙膨胀的中心,而是宇宙的每一点都在膨胀中最好的证明!
按照如此计算,那么宇宙在多少距离上的膨胀速度超过光速呢?
简单计算下即可得到距离约为:14372403133.5光年,即143.7亿光年外超过光速!
其实这可以简单理解为一棵在十年前种的树,但它长到了20M,两者并无直接关系!宇宙的未来仍将继续膨胀
它的结局只有三个,分别是大撕裂、临界状态和大坍缩!但从现在看来宇宙并未停止膨胀的脚步,反而越来越快,也许未来走向大撕裂是不可避免的!
星辰大海路上的种花家
宇宙大爆炸之前,整个太空的物质,是凝聚在一起的,整个太空区域,就这么一点物质,其他地方全部是什么也没有,是一个绝对无的空间,不存在任何阻力,所以在大爆炸之后,宇宙向外疯狂的扩张和膨胀,是没有任何阻碍的,所以速度很快,其实这个速度也是光速,是光速在绝对无的空间里,没有任何阻力的时候,快速许多倍的光速,一秒钟时间可以膨胀百万公里,甚至更远。
因此,宇宙诞生了137亿年,它的直径就超过了一千多亿光年,半径是500亿光年,它的膨胀速度度比宇宙内光速,几乎快要3倍多,因为宇宙是从中心点一圈圈向外扩散的,虽然直径是一千多亿光年,实际上它只膨胀扩散了500亿光年,其实这个速度也是光速,或者说是光的极限速度,是光速在绝对无的空间里,行走的速度。
而我们平常所说的光速,是1秒钟30万公里,这个速度是光在宇宙里行走的速度,而不是在宇宙之外绝对无的空间里行走的速度,光速在宇宙里运行,是会遇到阻力的,光虽然是能量,但是光子也是有质量和热量的,虽然它很微小,几乎不能计算出来,但是只要它有热量,即便是不可见光,也是有能量和热量的,它在宇宙里运行的时候,是会遇到阻力的,太空里面有星际尘埃,有暗物质,有明物质,还有其他各种吸引力,都会阻碍着光子的运行速度,甚至会出现光的折射作用,在行走的时候出现弯曲,综和各方面条件,去除了各种阻碍数据之后,放在宇宙的运行速度就是30万公里一秒钟,这是光在宇宙的运行速度。
但是在宇宙之外,没有任何阻力的绝对无空间里,光的运行速度,会要快上3倍数多,这就是宇宙为什么那么大的原因,诞生了137亿年,而它的直径却有一千多亿光年的原因。
如果你想知道,光在绝对无的空间运行速度是多少?拿500除137,所得的数据,就是光在绝对无的空间里行走的速度,也就是说,光在宇宙之外行走的速度,要比光在宇宙之内,行走的速度,要快速3倍多,甚至更快。
因此,不可以拿光在宇宙之内行走的速度,每秒钟30万公里的速度,来衡量和计算宇宙的膨胀。
只有以快出3倍多的光速,来计算宇宙的膨胀速度,才是正确的,才能理解,为什么宇宙诞生了137亿年,它的直径直径却有1000多亿光年的原因。
宇宙的直径,目前科学家测量的是一千多亿光年,这只是现在的探测水平,再遥远地方看不到,也许宇宙直径远远大于这个数字,那么光在绝对无的空间里会更快。宇宙总是给人类无限的想象空间。
绝对无的空间,是在宇宙之外,就是连真空也没有,更没有宇宙尘埃,暗物质和明物质,宇宙射线,黑洞白洞虫洞,没有高温高热漩涡,极强的吸引力等。
而在宇宙之内,虽然是真空,没有空气而已,但是有宇宙尘埃,各种宇宙射线和吸引力,黑洞白洞虫洞,高温高热高压漩涡,各种星系星球,暗物质和明物质,万有引力,可见光与不可见过光,光电磁转换,折射反射弯曲光线等,都会阻碍光线传播的速度。
也就是说,光在宇宙之外的极限速度应该是每秒钟百万公里或者更多,但光在宇宙之内,因为各种阻碍消耗,速度降落到了每秒钟30万公里。
侯法明世界科学说
宇宙大爆炸的速度的确是超光速的,光速限制原理管不了它,因为这个爆炸不是普通意义上物质的爆炸――物体的碎片向四面八方运动。这个爆炸是空间的爆炸,是空间向四面八方的扩张运动,不是物质在空间的运动。
严格说起来“爆炸”这个词并不精确,应该说是“膨胀”。时间是一维特殊的空间,而时间总给人运动流逝的感觉,因此空间必然也应该是运动的,这个运动就是膨胀,膨胀是空间的本质属性,空间因膨胀而生。应该说没有膨胀就没有空间,换句话说宇宙一旦不膨胀了,那空间也就消失了。
这个宇宙的空间都是由“奇点”膨胀出来的,宇宙诞生多少年,空间就膨胀多少年。
最新科学表明宇宙已经138.2亿岁,空间也已经膨胀了138.2亿年了,如果一直以宇宙中物体运动速度的最高速――光速来膨胀,宇宙的直径也不过是138.2x2=276.4亿光年,可目前可观测宇宙的直径却高达920亿光年。显然这个空间膨胀速度超过了光速,这是毫无质疑的。对于这个问题,人们用哈勃定律来解释,并用现在的哈勃常数计算出结果:宇宙中每隔326万光年,星系的退行速度(就是空间膨胀速度)就增加大约67.6千米/秒。这样算下来任意相隔大约140多亿光年的距离,空间的膨胀速度就超过光速。这意味着宇宙空间的每一点都在膨胀,宇宙不存在中心。这些话的含义如果拿我们银河系来解释是这样:与我们银河系最近的河外星系就是大小麦哲伦星系和仙女座星系,其中和仙女座星系相距仅250万光年,
银河系和仙女座星系
根据哈勃定律计算可得银河系和仙女座星系相互退行速度理论值仅为52千米/秒左右,几乎可以忽略不计(但据美NASA说银河系和仙女座星系将于37.5亿年后相撞,
因为它们同属一个本星系群,不但不相互退行,反而在相互引力下越来越近,不管怎么说,它们相互的速度并不大。)。而在距银河系140多亿光年的河外星系看来,我们的银河系正在以光速退行。这充分说明宇宙每一点都在膨胀,距离越远,相互膨胀的速度越大。
按照上面的结论,我们再来算一算现在可观测宇宙最边缘处的“爆炸”速度是多少?直径920亿光年,那距我们最远不会超过460亿光年。用140亿去除,这样算下来得数为3.2左右,也就是说可观测宇宙边缘的“爆炸”速度可达3.2倍光速。
物原爱牛毛1
以下纯属个人观点。
要说清这个问题,首先必须解释光速是什么,即每秒约30万公里,也是目前自然界已知的物质运动最大速度,但要讨论光速是否为固定值,就要不开另一个问题,什么是时间?
我们一直认为时间是固定的向量,它独立于已知的任何物质之外,像一个无法捕捉的幽灵一样向着固定的方向奔跑且永不停止或后退。
但根据霍金《时间简史》中的描述,时间似乎并不是无迹可寻的,其中有一个很有意思的实验,将两个高精度原子钟分别放置于地表和外层空间,经过一段时间后,两个钟的时间显示竟然会出现细微的差别。同时,相对论也提出了了物质运动的速度越快其质量越大,当物质运动达到光速时其质量无限大,所以没有任何一种有质量的物质可以达到光速,换句话说,耗费能量可以使物质加速,但耗尽整个宇宙的能量也无法把一粒沙子加速到光速。
不知道各位是否发现,这两个结论似乎都把时间和另一种东西联系了起来,引力,四种基本力之一,质量和引力的关系无需赘言,问题是引力为何能够影响无形无质的时间?
已知引力可以扭曲空间,也许有个东西可以帮我们理解时间的本质。
众所周知,我们的宇宙无时无刻都在受到引力的影响,并且当某一个区域承受的质量过大,这个区域的空间就会被扭曲,进而塌缩形成黑洞,而这个质量造成空间扭曲的临界值被称作史瓦西半径,简单来说,当某一物质的质量不变的情况下,其实际半径被压缩到史瓦西半径以下,周围的空间就会塌缩形成黑洞,以地球为例,它的史瓦西半径为9毫米左右。
由此可见,空间对于物质似乎也是有承压极限的,那回过头看看突破这个极限之后时间会怎么样呢,根据广义相对论的描述,假如我们向黑洞投掷一颗石子并从一个安全距离上观察,我们会发现,这个石子会以越来越慢的速度接近黑洞,并且永远持续这个过程,简单来说,对于观测的我们来说,它的时间流逝速度无限趋近于0,或者说,它静止了。而它本身则会以大于等于光速的速度跌入黑洞中心。
说到这其实我也有点懵,因为要用最简单的方式表述这一切太困难了,尤其是在我自己都一知半解的情况下,从种种已知最可能的理论来看,也许可能存在这样一种可能,我们从一开始就搞错了,没有时间,它不过是我们对于宇宙不断膨胀,或者说空间膨胀的客观感受。或许很多人会说这绝对没道理,我走快点都能明确感受到速度变化,但在宇宙尺度上呢,相对于地球,我们静止,相对于太阳系,我们也是静止的。(如果说到航天飞机或者卫星或者旅行者系列探测器,则可以在更大尺度上认为其静止,然而它们耗费的能量显然远远超过快步走,再扯下去又要到阿基里斯和乌龟了)
如果时间是空间膨胀的倒影,那么必然的,空间受引力影响造成的曲率不规则也会引起时间的不规则,但打个比方,银河系中心的超级黑洞就像个大秤砣,和它比起来银河系其他的质量体都太渺小,因此虽然存在各个点的时空不均匀,但相比于银河系核心造成的影响,其差别微乎其微。
那如果对比更大的质量体呢,比如整个宇宙的核心,那个包含了所有物质的奇点,那宇宙中任何其他的质量体都可以忽略不计了,所以大胆想象一下,光速不是恒定的,因为光子运动离不开空间为介质,而从整个宇宙的尺度上看,空间曲率随着逐渐膨胀必定逐步降低,那么,我们直观感受到的光速,则会越靠近宇宙边缘越高。同时别忘记,由于这种空间曲率越靠近核心越高的特点,可能导致在外延区域看来可能宇宙已经经历了漫长的岁月,可在核心区域,仍然还是大爆炸的那一瞬间。也就是说,如果我们在地球研究光速,那它无论始于何时何地都是每秒约30万公里,假如我们去960000亿光年外,可能无论怎么研究,光速都是每秒60万公里,决定它的,研究者所在那一点的空间曲率和膨胀系数。
有点像黑洞的事件视界效应。
行了,扯够了,作为一个连业余都不配自称的人,感觉扯的这些都有点侮辱物理学,不过只要不为了谋利去误导别人,多想想的同时说两句,大概也没有枪毙的罪过。
不正经的花生米
首先明确一点,宇宙的年龄137亿年是怎么来的,是因为天文学家目前观测的极限是这个137亿光年,人们发现在137亿光年的地方具有宇宙形成开始阶段的种种特征,所以目前认为年龄是137亿年。那为什么我们能看到137亿光年的地方呢,举个简单的例子:太阳距地球大约400光秒,也就是八分钟左右,光线从太阳上发出,到达地球进入我们眼睛里要八分钟,也就是说我们晒的太阳是八分钟之前的太阳,如果太阳突然消失了,我们也是八分钟之后才知道,在这之前我们依然可以在海滩上晒八分钟的日光浴。
好了,现在回到正题,137亿光年外的景象传到地球要137亿年,所以我们看到的是137亿年前的景象,所以可以看到宇宙初生时期的景象,但光线到达地球的这137亿年里,当时的位置即所谓的宇宙边缘又向外扩张了137亿年,而且是加速扩张,我们看到景象时边缘已经是在137*2=274多光年以外了,至于多多少,要看加速扩张的速度,假设到了450亿光年外,你别忘了,这是从地球上看过去,这是宇宙的半径,再乘以2得出直径900亿光年,这就差不多了吧,还有件事,地球不是宇宙的中心,所以两边距离也不可能相等,里外里算一算,大约一千亿光年就这么出来了!
老王带你玩创客
欧航局在2013年利用普朗克卫星测量出了更加精确的哈勃常数,最新的哈勃常数表明空间距离增加300万光年,空间膨胀速度就增加67.8km/s
借助于最新的哈勃常数,宇宙的年龄也精确到了138.2亿年,但仅仅是可观测宇宙直径就达到了930亿光年,这说明我们的宇宙在大爆炸初期存在“暴涨”行为,在极短的时间内膨胀到了巨大的尺度,也就是说宇宙空间的膨胀速度超过了光速。
爱因斯坦的相对论认为在宇宙空间之内,信息传递速度不能超过光速,任何有静止质量的物体也不可能达到光速。相对论提出一个多世纪以来我们也再不断的验证它,目前为止相对论仍然是非常正确的理论,但是相对论也有它本身的局限性。
光速不可被超越只局限于宇宙空间之内的物体,而宇宙大爆炸代表宇宙空间本身的膨胀,打个不恰当的比方:我们的宇宙就好像快速膨胀的气球一样,物质之间的距离随着气球的增大而增加,但这种距离是由气球本身膨胀引起的,相对论约束的是气球内的物质,并不能约束气球本身。
按照目前的宇宙学模型来看,我们的宇宙一直在加速膨胀这种,暗能量的存在有可能会让我们的宇宙走向大撕裂结局,也就是说随着时间的推移,宇宙空间的物质密度会越来越小,一切物质都会被空间膨胀所撕碎。
人类对于宇宙的了解还很有限,也许未来会有新的发现来打破现在对宇宙的认知
宇宙探索未解之迷
这个问题提的太好了。现在科学界公认的宇宙起源是“于宙大爆炸”理论,就是宇宙是在一个“奇点”开始瞬间发生大爆炸,向四面八方膨胀,而且现在仍在进行中,这是由“红移”现象而确定的。宇宙的年龄约138亿年,而宇宙的直径却高达上亿光年,而爱因斯坦的狭义相对论却说宇宙中的物质速度是不可能超过光速的即“光速不可逾越”理论。那么宇宙物质用了138亿年却到了1000多亿光年的距离,这种矛盾怎样理解?本人一介草民,我的理解是:宇宙产生于一个“奇点”的大爆炸,而这个“奇点”不是物质而是能量,它在“瞬间”发生爆炸,不遵守爱因斯坦的狭义相对论,而这一“瞬间”是不需要时间的。而这个“奇点”转化为现存这个宇宙的“物质”时就按照光速仍在膨胀着!不知我这种“猜想”靠不靠谱?!
用户6387774257210
回答——解决此问题困惑的关键在于:区分两种类型的速度。
第一种是由于位置改变所形成的速度,第二种是空间在膨胀,但位置没有改变所形成的速度。
- 第一种速度的大小不取决于观察者的位置,而第二速度的大小与观测者的位置有关。
通常所说的光速是指第一种速度,“光速是最快的速度”也是指:在第一种速度的意义下,没有速度可以超过它。
- 而对于第二种速度,距观测者越远的位置,速度就越快。当距离足够远时,离开速度的大小就可以超过光速的大小。
需要指出的是:宇宙可观测部分的直径才是约920亿光年,不是整个宇宙的大小。
可观测部分指的是:在宇宙诞生时就发出的一个信号,此信号可以传播的最大距离。
- 那么,这个信号总的传播速度就是空间的膨胀速度+光速。
这个总的速度传播了137亿年之后,大约传播了460亿光年。这个范围就是今天可观测宇宙的大小。
更多详细说明,可@川山洞主,观看长视频第26集。
——完。我是@川山洞主,欢迎关注,2019.02.8
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川山洞主
首先物质速度不能超过光速是爱因斯坦的理论,记住,是爱因斯坦的理论,并不等于真理。
其次,任何理论都有局限性,几乎所有的物理天文学家都想追求一个最简单的物理理论来适用整个宇宙,爱因斯坦一辈子都在追求这个目标,但最后还是出现了量子力学。
所以我想说的是,如果你很喜欢宇宙学,当你了解很多这方面的知识后,你就会明白很多理论都有局限性,包括物质运动速度不能超过光速,当奇点爆炸的一瞬间早就超过光速多少倍了。还有我们所说万有引力,当物质达到量子级别,只有电磁力。在太阳系内,离太阳越近的行星轨道运动越快,越远越慢,这是万有引力。但到了银河系级别的范围,所有围绕银河系中心黑洞运动的星系速度都是一样的,万有引力被打破了,所以爱因斯坦才会提出宇宙常数来避免万有引力在这个范围出现的错误。当然后来科学家把这个常数推断成暗物质,暗能量,虽然从来没探测到这种东西。还有很多这样的例子。
所以总结一下,宇宙大爆炸是根据各种观测和科学的方法得到的结论,例如宇宙膨胀,最早就是哈勃望远镜观测到的,叫哈勃定律。
虽然大爆炸的时间很难计算的那么准,137亿年是科学界主流都认同的。但并不是那么准确,大概在100到200亿光年之间这个范围。
所以再说一次,当前为止所有科学家提的理论都是有局限范围的,到现为止也没有任何一种物理理论能适用整个宇宙范围。所以二者并不冲突。如果一定说有冲突,也要以大爆炸为准。毕竟爱因斯坦有很多理论是以数学为基础,而大爆炸是通过各种观测得到的实际结论,虽然也不一定是对的,但还是后者更可靠。
多嘴的聪明大叔
大爆炸的速度是空间整体在膨胀的速度,并没有传递任何有效信息,它的每一寸普朗克尺寸的空间都在膨胀,可以简单的把这种空间膨胀理解为:自己和了一个面团,里面撒了一些芝麻,放点面包改良剂,面包会蓬松,芝麻粒的间距会越来越大,并不是芝麻粒自己在走,而是空间的整体性无差别的膨胀带着它走。
相对论中光速恒定,光速无法被超越指的是有效信息的传递,是指局域性的速度限制,这个无法达到或超越光速,有静止质量的物质怎么都不会达到或超越光速。
宇宙的年龄138.2亿年,可观测宇宙的直径930亿光年,这是科学家通过计算得出来的数据,而不是我们认为的猜的还是怎么样。
个人浅见,欢迎评论!