爱因斯坦是说有质量的物体不可能达到光速,他又说宇宙膨胀超过光速,是否自相矛盾?

宏乐183


不超光速也是有前提条件的。

爱因斯坦的相对论中的基本假设,光速不变原理。其实要展开说,应该是对于物质、信息、能量是不可超过光速。这个规则,至今还没有被打破过,前段时间有个研究中心确实宣布过他们发现了超光速的粒子,后来却发现是个仪器故障。那这个假设是咋来的呢?

其实直接的诱因是因为麦克斯韦方程组导出来,电磁波的速度大概是3*10^8m/s,和光速是一致的。而光后来也被印证是一种电磁波。而在麦克斯韦方程中没有设立参考系的,那光速到底是相对什么参考系的呢?科学家猜测是以太,但后来被印证不存在了。爱因斯坦直接基于这个情况提出了对于物质、信息、能量是不可超过光速。

时空不在这个范围内

但宇宙中除了物质、信息、能量之外还存在着其他的东西,那就是时空。而空间是在时时刻刻膨胀的,而且根据1998年两个科研小组发表的观测情况来看,还是在加速膨胀,并且现在的膨胀速度已经超过了光速。空间超光速其实也不仅仅是现在才有,在宇宙诞生之初,发生了大暴胀,在那个时候其实发生了几次超光速的空间膨胀,才使得宇宙中的物质发布得如此均匀。


钟铭聊科学


我们都知道宇宙间最快的速度就是光子运动的速度,也就是光速,光速有多快呢?光在真空中沿直线传播的速度为30万公里每秒,这个速度意味着如果光可以走曲线的话,那么它可以在一秒钟的时间里围绕地球的赤道运行七周左右。

一百多年前,伟大的科学家爱因斯坦提出了著名的相对论,而相对论的一个重要基础就是光速不变假设,如果光速不变不能成立的话,那么整个相对论的大厦就会轰然崩塌。现在已经论证了,光速不变原理是正确的,而除了光速不变原理之外,通过相对论还可以推导出一个重要的结论,那就是宇宙间光速最快理论,这个理论认为,宇宙间信息传递最快的速度就是光速,不可能有物体运动的速度超越光速,如果有的话那么就是违背相对论,反之,也就是证明了相对论是错误的。



那么宇宙间就真的没有速度超越光速吗?答案是否定的,举一个例子,宇宙膨胀的速度就超越了光速,但是这却并没有违背相对论。为了了解实际情况,我们先来简单了解一下什么是宇宙膨胀理论,宇宙膨胀理论认为,我们的宇宙最初是一个密度无限大,体积无限小的奇点,而在138亿年前的某一瞬间,这个奇点突然发生热爆炸,随后其体积不断膨胀,体积越来越大,生成的物质也越来越多,最终形成了我们今天的宇宙。

而宇宙膨胀直到今天还在继续着,而且还会继续存在很多年,多年以前,科学家就已经发现,宇宙膨胀额速度在一定范围内已经超越了光速。说到这里可能很多朋友会有疑问,那就是前面不是已经说过了光速才是全宇宙间最快的速度嘛,那么为什么这里出现了宇宙膨胀的速度超越了光速呢?这难道不违背相对论吗?



其实不然,宇宙膨胀速度其实跟一般物体运动的速度是不同的概念,简单来说,宇宙膨胀的速度不会带来任何的信息传递,不会像光的传递一样向遥远空间传递信息。打个比方,宇宙的膨胀就好比是什么呢?用烤面包来举例子吧,一个刚做好的面包块(生的),上面均匀撒满了葡萄干,然后把这个面包放进烤箱里面烤,假设面包各个方向的膨胀率是一样的,那么相同时间里面,距离近的两个葡萄干之间相互远离的速度比不上距离远的两个葡萄干相互远离的速度。同样的道理,宇宙的膨胀也是一样的,距离越远的两个参考物,相互离开的速度越大,表现为宇宙膨胀的速度越大。实际上,宇宙的年龄只有138亿岁,而宇宙的实际半径可能超过430亿光年,所以说,宇宙膨胀的速度超越光速没什么问题。


镜像宇宙


爱因斯坦的相对论不允许物质的运动速度超过光速,或者说不允许能量、信息的传递速度超过光速。而在宇宙中足够远的两个位置可以找到这样两个物体,它们相互远离的速度会超过光速。这和是否违背了爱因斯坦的相对论?不,并没有违背相对论。

宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸,目前可观测的宇宙半径大约是465亿光年。有人可能会觉得奇怪了,即使以光速向前运动,乘以运动的时间138亿年,得到的结果是138亿光年。宇宙的半径怎能超过138亿光年?这两个数据是不是至少有一个错了?

需要明确的是,不论是138亿年的宇宙年龄,还是465亿光年的可观测宇宙半径,都是天文学家经过大量天文观测得到的结论,并在科学界得到了广泛的共识。宇宙的可观测半径之所以超过138亿光年,是因为宇宙空间膨胀的原因。试想一下,在一个洞穴口有很多蚂蚁,某一时刻这些蚂蚁以速率v各自向各个方向出发,经过时间t蚂蚁到洞穴的距离就是vt。倘若蚂蚁爬行的同时,地面也跟着膨胀,经过时间t后蚂蚁到洞穴的距离就会超过vt。

宇宙可观测的半径超过138亿光年就类似于蚂蚁爬行时地面也跟着膨胀,宇宙膨胀是整个空间在膨胀,并非只是所谓的宇宙边界在向外扩张。上世纪初,天文学家哈珀发现银河系以外的星系大多存在着红移现象,这说明这些星系在远离我们而去,并且距离银河系越远的星系红移现象越明显。哈珀的发现是宇宙膨胀的有力证据。目前观测到的哈珀常数为H=67.80±0.77km/s/Mpc,即距离每增加一百万秒差距,退行速度增加67.80千米每秒。这样距离我们足够远的位置,天体离我们远去的速度就会超过光速。

宇宙膨胀速度超过光速并没有违反相对论,这种膨胀并不能使能量或信息超过光速传递。相对论以及哈珀定律都是研究宇宙所需要的强有力工具。


刁博


自然界是不连续的,存在着质的变化。所以,创造我们人类并且仍然在影响着我们人类的宇宙,只是自然界的一部分。在其解体之前,宇宙是一个相对独立的封闭体系。

又由于普朗克常数h的被发现,以及所有的物理现象都需要用该常数给予解释,说明我们的宇宙是量子化的,确切地说是由不可再分的量子构成的。

此外,由于物体的体积只是粒子高速运动产生的屏蔽效应;而且,当我们的认识超出宏观范围时,发现物体的行为需要外在的物理背景来给予说明,如微观粒子具有波动性。说明空间和物质并非我们原来认为的,即空间只是承载物体的几何框架以及物质具有实体性。这是一种陈旧的机械宇宙观。

于是,我们获得了一个新的量子宇宙观:

离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子(能量),由高能量子组成的封闭体系就是物质。一切物理现象都只是量子的三种不同状态的相互影响、相互作用和相互转化的结果。

所以,宇宙的膨胀速度和宇宙内部传播的速度(光速)是两个完全不同的概念。

宇宙膨胀的速度取决于宇宙内外部能量密度即压强的对比,类似气球🎈的膨胀。

宇宙内部的传播速度即光速则取决于光子的静质量和宇宙内部空间的量子密度。

上述两个速度的变化是反向的,宇宙膨胀的速度会随着宇宙的膨胀而减小,宇宙内部的传播速度即光速却会随着宇宙内部空间密度的下降而增大。

因为,光速是光子维持其相对于空间势能的速度。类似赤脚🦶划水运动,水的比重越小,需要维持站在水面上的速度就越大。

总之,宇宙膨胀的物理机制不同于宇宙内部传播的物理机制,因而宇宙的膨胀速度不受宇宙内部传播机制的限制,是可以超过光速的。


淡漠乾坤


爱因斯坦是个伟大的科学家,把毕生精力投放于科研中,发现了相对论,不能不说是个奇迹。


但是,我们要客观,现实地看问题。

我认为:物理学家的一切论断,都是根据自己所掌握的已知材料,进行猜想的。

符合实际,经得起推敲和证明的,才是科学的。

不符合实际,经不得起推敲,没法证明的,不是科学的。

昨天我说过了,光粒子是有质量的。因为:

凡是物质都是有质量的。物质放出来的应该是物质。光粒子是物质放出来的,所以光粒子也是物质,所以光粒子也不有质量的。只不过光粒子的质量特别渺小,只有质量特别巨大的物质才能吸引它。使它无法逃逸。


有质量,才会有速度。没有质量是没有速度的。

爱因斯坦根据星光的红移,说的宇宙在膨胀,是有道理的。如果宇宙膨胀真的超光速,那么,必然有比光粒子质量还小的物质。


创新shushi



爱因斯坦的根据相对论中的质能方程得出任何有静态质量的物质都不能加速到光速,而只能无限接近于光速,因为一个物体的速度越快,则质量就越大,质量越大所需要的加速的能量就越大,所以只能无限接近光速,而不能等于或超越光速。



那么宇宙的超光速膨胀,是根据哈勃的红移定律得出来的,如果一个星系正在远离我们,那么这个星系所发出来的光波便会被拉长,如果那个星系正在靠近我们,那么那个星系的光波便会被压缩短。

光波长的在光谱上会偏向红的这一端,我们称为红移。光波短的在光谱上会偏向蓝色的一断,我们称为蓝移。


星系的光谱越偏向红色的一端,则说明该星系远离我们的速度越快,星系越偏向蓝色的这一端,则说明该星系接近我们的速度越快。

哈勃根据宇宙的红移发现了宇宙正在超光速膨胀,同时也得出来了宇宙大爆炸论。因为现在宇宙,那么之前宇宙一定很小。通过各种计算,得出宇宙诞生于138.2亿年前,而现在宇宙的大小却有930亿光年。


宇宙的超光速膨胀与爱因斯坦的质能方程并不矛盾,前者是暗能量推动的宇宙空间的膨胀,后者则是有静态质量的物体都不可以被加速到光速。这两者一点都不矛盾,一个空间本身的膨胀,一个是不能被加速到光速的静态质量。

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时间史


有种很通俗易懂的解释,看完后你就会明白为什么宇宙膨胀可以超光速了。我们假设宇宙最初爆炸的奇点为一棵树,宇宙膨胀速度为十分之一光年每秒,那么一秒钟后宇宙像各个方向膨胀十分之一光年,在这个位置再标记一棵树a,又一秒钟后树a的位置变为距离奇点十分之二光年,将距离奇点十分之一光年的位置标记为树x,此时树x距离奇点十分之一光年,同时也距离树a十分之一光年。这时又过去一秒钟,注意一点宇宙膨胀的速度是均匀的,这就是说宇宙任何一个点都在膨胀,即树a相对树x膨胀了十分之一光年,树x相对奇点膨胀了十分之一光年,此时也许你就明白了,树a相对奇点已经膨胀了十分之二光年!而这个速度在下一秒以后的所有时间里都在不断叠加!所以n年以后现在的宇宙膨胀速度已经远远超过了光速!当然这是宇宙边缘相对于宇宙中心的膨胀速度。而且现实中宇宙膨胀的初始速度是远没那么快的。但是这个比喻应该能帮助你理解为什么宇宙膨胀的速度能比光速更快


我能喜欢小萝莉吗


准确的表达应该是:任何携带能量(质量)和信息的物体都无法达到或超过光速。所以,爱因斯坦的相对论并没有完全限制“超光速”,“光速不可超越”不是无条件的,是有一定前提条件的,只要避开前提条件,就可以“尽情地”超越光速!

宇宙膨胀速度远超光速,这我们都知道,但它与爱因斯坦的相对论并不矛盾,因为宇宙膨胀没有传递任何信息和能量,本质上只是虚空的不断衍生。

同时,超光速的不只有宇宙膨胀,还有“量子纠缠”,它的速度更是远超光速,几乎是瞬间完成的,量子纠缠也没有传递任何信息,只是一个整体系统下的个体表现形式!

所以说,凡事没有绝对,大自然貌似限制我们超越光速,其实也给我们“留了一扇门”,让我们有“超越光速”的可能性!

比如,利用时空的膨胀速度可以超光速这个原理,可以制造“时空泡沫”,让飞船在时空泡沫中完成“超光速飞行”,这就是所谓的“曲速引擎”技术!

当然,还有更快的虫洞科技,几乎能瞬间跨越任何星际空间,利用的也是时空的可操控特性,在时空结构中“钻一个洞”,瞬间到达另一个时空!


宇宙探索


宇宙大爆炸学说是不是真的还有一说,宇宙膨胀的速度超过光速就更没有道理了。如果宇宙膨胀的速度超过光速,应该在宇宙的任何部分都是一样的,那么,地球和太阳之间,或者太阳系和其它的恒星系之间相互之间逃离的速度也应该超过光速,是这样的吗?意大利理论物理学家卡洛.罗韦利先生是爱因斯坦的忠实信徒,他不光相信宇宙是可以膨胀的,他还相信宇宙是可以收縮的,他还相信空间会像海平面一样起伏。宇宙膨胀能够引起那么多有规律的运动吗?比如行星围绕太阳转,太阳系围绕银河系转……有人根据宇宙膨胀速度超过光速推断,现在,宇宙的可观测半径为465亿光年,宇宙大爆炸产生于138.2亿年前的一次奇点大爆炸。我不知道提出这个观点的人怎么自圆其说:如果宇宙可观测半径为465亿光年,那么,从465亿光年外发出的光要465亿年才能够到达地球(即使是用最大的天文望远镜),那时候,宇宙还没有诞生,光是谁发出的呢?所以,要么宇宙不是诞生于138.2亿年前的一次奇点大爆炸,要么宇宙的可观测半径没有465亿光年。很浅显的道理,况且,任何超过光速的运动都是我们用肉眼或者天文望远镜看不见的,持这种理论的人,请问,你们是怎样看见的呢?


才一斗


为了证明爱因斯坦的相对论,现代科学家大多着眼于“黑洞理论”上,但是“黑洞”虽然经过许多科学家证实存在,但并不能它的真实“本质”,所以又用相对论的观点赋予它“相对论”中的属性。比如物质坍塌为无限小的自旋重物质,引力大到可以扭曲时空,使光子也无法逃逸。其实,如果用心思索一下,有种“因果”颠倒的感觉。果是证实了的“黑洞”,由于无法即有的科学手段探测到其本质,所以又推到相对论的“因”上来定义。我想这不符合以严谨著称的科学精神,起码科学家不应该如此草率的下结论。既然无法看清“黑洞”的本来面目,所有的推理,哪怕再合理都应该定性为“说”。

黑洞的“异象”,除了相对论可以解释以外,每个“脑洞”大开也能提供完美的答案。

正好闲着无事,就给大家科幻一个“黑洞”假想…

超大恒星濒临死亡,外溢能量消减,导致向内核坍塌,其原来动能和运行轨迹由于坍塌破坏,产生加速度自旋,内部物质随之被挤压,形成“超小”密度但又质量未变的“重粒子”,其中关键因素在于“动”,动的体现是“速度”,在即有的宇宙法则中,速度的极限暂定为“光速”,之所以被限定,是因为它的“波粒二象性”,有波和微物质的双重属性。如果我们设想当微物质或者重粒子突破了这个极限,是否可以认为物质湮灭呢?为什么这么认为呢?当突破极限速度,可能就是“绝对静止”,宇宙中物质的生成生于无,源于动,一旦静止,物质内部的原子间的核力就失去了动的能量,电子与质子等相互湮灭,转化为“虚物质”,这样既解释了黑洞无法“发光”的原因,因为释放光子的电子不存在了。

也许会有人问,那在其周围发现的“光圈”是什么呢?我们可以猜做原恒星坍塌前,也经历了膨胀或者爆炸,当这种破坏力到了临界,有的物质被内核的引力拉入漩涡,远的处于漩涡边缘,或是事件的刹那发生,进入漩涡核心的进入超光速的“静止”状态,而外边缘由于没有突破这一极限,幸运的保留下来,形成扰流的“云盘”。由于周行云盘自身具有质量和引力扰动时,会消耗“静止黑洞”事视界内的能量,逐步蚕食直到黑洞维持的绝对速度内的“虚物质”,又被限制在绝对速度之内,“虚物质”又转化为宇宙中的即有物质。也就是说黑洞也有一个“生死玄关”,一个临界点。

看到网上有人好奇说进入“黑洞”会怎么样,用我的一贯猜想,那么也会变成“虚物质”,但不会被撕裂粉碎,只是被“虚化”,甚至可能你还能保有你的所有意识,因为“绝对静止”导致的“绝对零度”,可以冻结所有非物质信息。然而当黑洞被扰流打开缺口时,你才真正被粉碎成物质,形神俱灭。

当然,前提是你能够完整的穿过黑洞的“光圈”,它巨大的扰流会把所有的外来生命体扼杀在其外围。

“黑洞梦”醒,继续去做“地球梦”…


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