这并不矛盾,原因是宇宙从诞生到现在,一直处于动态膨胀当中;在光速不变的前提下,宇宙膨胀将会导致光线要走更远的距离才能抵达观测者。
根据宇宙大爆炸的演化模型,我们宇宙诞生于138亿年前的一次暴涨,宇宙从一个半径无穷小的点膨胀为如今的宇宙,由于光速不变,于是以任何一个点为中心,较远距离上发出的光线将没有足够时间到达地球,于是才有了可观测宇宙的概念。
可观测宇宙:指以观察者为中心的球体空间内,所有物体发出的光都有足够时间到达观测者,也称作哈勃球体。
天文观测表明,我们的可观测宇宙半径大约是460亿光年,目前宇宙的膨胀速度大约为67.8(km/s)/Mpc,也就是在每相距百万秒差距(约326万光年)的距离上,因为宇宙膨胀导致的相互退行速度为67.8km/s,而且正在加速膨胀。
我们宇宙年龄是138亿年,可观测宇宙直径为920亿光年,这其实很好理解,假如宇宙从诞生起就是稳态的,那么宇宙年龄138亿年,对应的可观测宇宙半径就是138亿光年,我们看到138亿光年外的图像,就是宇宙大爆炸之初的图像。
宇宙一直处于膨胀当中,于是光线和地球间的空间一直在膨胀,由于光速是不变的,所以光线到达观测者的时间,将大于稳态的时间,所以我们的可观测宇宙半径肯定会大于138亿光年。
只要我们知道各个时期宇宙膨胀的速度,就能根据宇宙大爆炸模型理论,推测出可观测宇宙的实际半径。
于是平常我们说某个星系的距离也并不是实际距离,比如M87星系距离地球5500万光年,指的是现阶段我们观测到从M87星系发出的光线,在空间中传播了5500万年的时间(相对于地球参考系),由于宇宙膨胀,此时此刻M87星系与地球的实际距离肯定是大于5500万光年的,可能是2亿年,甚至10亿年。
如果我们宇宙一直膨胀下去,那么较远星系发出的光线,将永远也无法到达地球,因为太远距离上的退行速度将超过光速,就目前而言,与地球实际距离大于144亿光年的星系,退行速度已经超过了光速。
现阶段的可观测宇宙中,只有大约5%的星系,此时此刻发出的光线才能在未来到达地球,而且随着时间的推移,这个比例将会更小;如果热寂学说正确,再经过数千亿年后,可观测宇宙中只剩下我们的本星系群。
这个问题问得很好,涉及到了宇宙起源和相对论两大理论。
我们都知道,宇宙起源于140亿千年的一个体积无限小、温度无限高、密度无限大的奇点爆炸。到今天,可见宇宙的范围已经达到了930亿光年,而整个宇宙的范围,则远远大于这个值。说到这里,不免就想到了一个问题:宇宙如何在140亿年的时间,膨胀到了大鱼930亿光年的距离,这么是超过光速了吗?
这是因为宇宙在膨胀过程中,经历了一次暴胀,而暴胀速度确实超越了光速:宇宙在奇点爆炸后的10^-35秒,经历了越10^-33秒的爆炸阶段,这个阶段,宇宙的尺寸变大了10^33倍。这是什么概念呢?就相当于一个瓶盖大小的空间瞬间变得比银河系还大约1000000倍!这也是为什么我们的宇宙,仅仅经历140亿年,就膨胀得如此之大。
不是说任何速度都不能超过光速吗?
当然是的,不过,宇宙膨胀的速度超过光速并不违反相对论。相对论认为:任何物体相对于其他物体(或某个参照系)的运动速度都不能超过光速。这里的速度,是一个物体在单位时间内相对于另外一个物体的位移量。而宇宙膨胀速度,并不属于相对论里面定义的速度,因为宇宙膨胀没有参考体系,宇宙膨胀是宇宙本身的膨胀,而时间和空间都属于宇宙。所以这里的膨胀速度和相对论中描述的不是一个定义。
所以说,宇宙膨胀的再快,相对论都管不了。因为,宇宙膨胀速度,不归属于爱因斯坦管。
所以,基于此,科学家提出了一种超光速旅行方式,即曲速引擎。利用空间的收缩膨胀,进行超光速旅行,就可以避免相对论的超光速藩篱。
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本文概览:这并不矛盾,原因是宇宙从诞生到现在,一直处于动态膨胀当中;在光速不变的前提下,宇宙膨胀将会导致光线要走更远的距离才能抵达观测者。根据宇宙大爆炸的演化模型,我们宇宙诞生于138亿...
文章不错《宇宙的年龄约有多少亿年》内容很有帮助