既然光速是宇宙的速度極限,為什麼宇宙膨脹速度大於光速?

如題為什麼膨脹速度會那麼大


宇宙膨脹,使得兩點互相退行,距離增大,並不是真正的「速度」,因為定義速度的微分式 frac {dx}{dt} 並不成立,兩點並沒有在空間坐標中發生連續的合同平移,只是空間度規隨著時間變化發生了膨脹。即空間度規函數 old g_{ij} (t)
e const

此時速度微分式有 old v_j=old g_{ij}(t)frac {dx^i}{dt}=0

但是我們可對 L=int dx int _{t_0}^{t_1}frac {dold g}{dt}積分,使得兩點距離隨著度規膨脹變大。從該式可以看到,距離L的增大與兩點間的原有距離x和經歷的時間t有關。

這個時候,L隨時間增加的距離比上經歷的時間 frac {Delta L}{Delta t} 是可以大於光速的。但是一般的,我們不能保證 frac {dL}{dt} >c 成立,只能保證當距離大於某一距離時,即 Delta L > L_0 時,frac {Delta L}{Delta t} >c 成立,即微分不成立,積分在足夠遠的距離條件下成立。

因此,宇宙中足夠遠的兩點,膨脹退行「速度」超過光速,並不違反相對論。同時也意味著,如果距離足夠遠的兩點,光是無法從一點傳到另一點的,因為在有限時間內,光走過的距離總是小於膨脹增加的距離。

可觀測宇宙137億年,就是根據現有退行速度(72公里/秒*百萬秒距,百萬秒距即326萬光年)這個算出來的(自己動手算算,退行速度達到光速是不是大約137億年)。當然經過137億年,宇宙半徑已經膨脹到460億光年了。因此現在我們看到的好多河外星系,現在的退行速度已經大於光速了,它們現在發出的光是到不了地球的,我們看到的是幾十億年前發出來的。

---------------------------------------


相對論所說的是粒子的速度不能超過光速。「粒子」即物質,而且「速度」的定義必須是當時當地測量的速度。宇宙膨脹,是空間的膨脹,不是物質運動,不受限制。即使受限制,這個宇宙膨脹速度的定義,也不是當時當地測量的,我們觀測的星系無一不是距離我們數億,數百億光年,我們觀測到的都是它們過去發出的光。


很久以前看過一個視頻(忘記叫什麼了 如果有人看過告訴我一下)講的是通俗理解宇宙膨脹。

若你站在一根橡皮筋做成的馬路上,建立坐標系,以你站的地方為0點,每往前1m站著一個人,用數軸表示為1、2、3、4………每往後1m也站著一個人,也命名為-1、-2、-3、-4………

現在所有人站立靜止不動,這個馬路開始緩慢拉伸。一天後,每個人之間的距離為原先的兩邊,你前面編號為1的那個人距離你2m(站在數軸2的位置上),你後面編號為-1的人也站在-2的位置上。

那麼往無限遠看去,站在1光秒的位置上的人遠離了你1光秒,站在1光年的位置上的人遠離了你一光年………

這並不影響光速不可超越的定律,因為這是空間的膨脹而非物質本身的運動,以及空間並非物質。


前面有人已經說了,空間不是物質。

另外關於宇宙的理論基本都是假說,因為我們無法全部驗證,相對浩瀚的宇宙,人力是相當有限的。


有個比喻,不一定準確。

兩隻螞蟻在一個膨脹的氣球上爬向彼此,他們爬行速度是光速,但氣球膨脹速度更快


膨脹不傳遞能量和信息,不違反任何已知定律


在直覺上無法讓人接受宇宙膨脹(還超過了光速)的概念,宇宙膨脹是根據恆星紅移現象的推測,但是恆星紅移只是光線在宇宙空間傳播過程中的能量衰減造成的,任何星體發射的光線在傳播過程會接觸太多其他星體,由於光線的能量衰減造成光波頻率下降,因而出現紅移現象,以地球為中心視角的所有周邊宇宙空間傳播過來的光線都會出現能量衰減,而科學家把這種能量衰減通過所謂的紅移現象理解成空間的運動(也就是膨脹)。

由於宇宙膨脹思想又創造出逆推的宇宙大爆炸,這是讓人無法理解的,而且所謂的實驗太局限了,人類只在如此渺小的地球對宇宙做出如此宏觀的猜測。


首先,宇宙膨脹說還是假說。

我們附近,如地球上,太陽系,銀河系之類的並沒有在膨脹。

其次,所謂宇宙膨脹,主要根據是非常非常遠的星系的紅移. 當然可以解釋為膨脹,但現階段不可能也無法證實。

再次,這樣的膨脹速度並沒有超過光速,如果超過光速了就沒有光來了,也就沒有紅移一說。

至於星系間的速度更是假說套假說,先假說個大小出來,在假說個距離出來,不用說還有暗物質之類的也一樣無法證實的東西。

最後說下大爆炸這個假說,無法證實就不說了,如果說大爆炸時速度遠超光速就更無法證實了。

如果翻我國老一些的教材,會發現裡面談到宇宙,必然是無窮大,連續,且沒有始終的;一方面這比較容易讓人理解,同時也代表了我國意識形態里科學不斷進步的含義。而大爆炸這個假說,就明顯帶有基督教色彩了。在大爆炸之前時間空間都不存在,這是人類無法理解的,從而為神留了位置。


推薦閱讀:

當一束光照到一個帶電金屬小球,會因光波電場與磁場的作用而發生電荷分布的變化嗎?
如何才能時間旅行?
一個可塑性物體在四維空間中,同時在XYZ三軸上壓縮,其T(時間)軸上的長度是否會延長?
人類是如何判斷四維空間存在的?
在物理學上,「時間」是什麼,在哲學上呢?

TAG:物理學 | 理論物理 |