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我们都知道,根据爱因斯坦的相对论学说,有质量的物体其运动速度,不可能超越光速。但是宇宙诞生138亿年以来,却正在以超光速急速膨胀!
而且宇宙中其他星系的推行速度,也比光速快得多,难道是相对论错了吗?还是,这根本就是一个悖论?
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宇宙超光速膨胀
现在较为主流的宇宙起源学说,是大爆炸理论。
2015年,科学家模拟了宇宙大爆炸和暴胀模型,并以普朗克卫星测定的,最精确的哈勃常数为参数值,推导出了宇宙的大致年龄,是137.87 0.02亿岁。
也就是说,假如大爆炸理论是真实的,那么从奇点一瞬间爆炸,宇宙万物诞生至今,应该有大约138亿年了。
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古人说“辩士论天,有头有脚”,可为什么放眼百亿光年外的宇宙,却根本看不到边际呢?
首先,我们来说说什么是光年。顾名思义,光年就是光前进一年的距离。
爱因斯坦在相对论中提到,以时间和空间为轴,任何物质穿越时空的合速度,都等于一个恒定的数值,那就是光速。
因为光子没有质量,所以如果光子以光速穿越时空,空间距离这个维度被拉满,则所用的时间为零。
因此任何物质在运动,或者传递信息的时候,都不能超越光速。光速是宇宙之中,一切物质运动的速度上限。
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正因光速的永恒性质,天文学家便选择以它为基石,用光年来衡量宇宙中天体间的距离。那么既然宇宙诞生了138亿年,以奇点为起点算起,光子应该也向外走出了138亿光年的距离。
那么宇宙的直径最多也只有276亿光年啊,为什么科学家推算出的宇宙直径,约为930亿光年呢?是科学家算错了,还是宇宙正以超光速向外膨胀?难道宇宙爆炸论有悖于公认的相对论吗?
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原来,人类之所以接受光速最快,是因为以此可以解释绝大多数物理现象。但是宇宙并不像我们想像的那样,是一个均匀的球体,而是一个类似于薄膜的结构。
其内部的物质存在,既不均衡也不平坦。
所以,不同于相对论在静止宇宙中的适用范围,在不断膨胀的弯曲荡漾的时空中,物体是有可能突破光速的!
做个形象的比喻吧,有人说天体都浮于宇宙表层,而宇宙内部力量就好像海浪,一波又一波地推动着,浮于水面的冲浪板前行。
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如此看来,对宇宙空间本身的膨胀而言,即便光速是相对论中的速度极限,似乎也不再那么难以逾越了。换句话说,这跟本就是两个不相交的概念,宇宙空间的超光速膨胀,并没有违反相对论。
至此,更为有趣的问题产生了,那就是宇宙为什么会以超光速膨胀,宇宙的扩张中心又在哪里?
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扩张中心在哪
都说宇宙处于膨胀当中,那它是如何膨胀的,膨胀中心又在哪儿呢?