光速也无法企及!宇宙正以超光速膨胀,最终会走向毁灭吗?
众所周知,根据爱因斯坦的相对论,优质物体的运动速度不能超过光速。然而,自宇宙诞生138亿年以来,它一直以超光速迅速膨胀!
而且宇宙中其他星系的实施速度比光速快很多。相对论错了吗?还是,这只是悖论?
宇宙超光速膨胀
宇宙起源的主流理论是大爆炸理论。
2015年,科学家模拟了宇宙爆炸和膨胀模型,以普朗克卫星测定的最准确的哈勃常数为参数值,推断出了宇宙的一般年龄,即137.87±0.02亿岁。
也就是说,如果大爆炸理论是真实的,那么从奇点爆炸到宇宙万物诞生应该有138亿年左右。
古人说辩论天,有头有脚,但为什么放眼百亿光年之外的宇宙,却根本看不到边际呢?
首先,我们来谈谈什么是光年。顾名思义,光年是光前进一年的距离。
爱因斯坦在相对论中提到,以时空为轴,任何物质穿越时空的合速都等于一个恒定值,即光速。
因为光子没有质量,如果光子以光速穿越时空,空间距离的维度被拉满,时间为零。
因此,任何物质在运动或传递信息时都不能超过光速。光速是宇宙中所有物质运动的上限。
由于光速的永恒性,天文学家选择以它为基石,用光年来衡量宇宙中天体之间的距离。因此,由于宇宙诞生了138亿年,从奇点开始,光子也应该走出138亿光年的距离。
那么宇宙的直径最多只有276亿光年。为什么科学家计算的宇宙直径约为930亿光年?科学家是错了,还是宇宙以超光速向外膨胀?宇宙爆炸论违背公认的相对论吗?
事实证明,人类接受光速最快的原因是它可以解释大多数物理现象。但宇宙并不像我们想象的那样是一个均匀的球体,而是一个类似于薄膜的结构。
其内部物质既不平衡又不平整。
因此,与静态宇宙中相对论的应用范围不同,物体有可能在不断膨胀的时空中突破光速!
做一个形象隐喻,有些人说天体漂浮在宇宙的表面,宇宙的内部力量就像海浪,一波又一波地推动冲浪板漂浮在水面上。
这样,对于宇宙空间本身的膨胀,即使光速是相对论中的速度极限,似乎也不再那么难以克服。换句话说,这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。
到目前为止,出现了一个更有趣的问题,那就是为什么宇宙以超光速膨胀,宇宙在哪里?
扩张中心在哪里?
都说宇宙在膨胀,那它是怎么膨胀的,膨胀中心在哪里?
根据宇宙大爆炸理论的前身原子膨胀,宇宙在一个非常小的空间中存在。
20世纪30年代,射电天文学兴起。天文学家比较了银河系原始星云物质与大爆炸初始合成的比例,发现数据非常接近。
随后,还观察到了大爆炸产生的宇宙微波背景辐射。到目前为止,大爆炸理论已经基本得到证实。
随着哈勃十多年的观察,遥远宇宙迅速离去的事实也被证明是著名的哈勃红移。
所谓红移现象,是指星系或天体发出的光的波长,因不断远离而拉长,在我们看来是红色的。
以气球为例,当我们在气球表面标记两相邻的两点时。
当气球膨胀时,点与点之间的距离会延长,但实际上每个点相对于气球的位置是不变的。这种距离会随着距离的扩大而加速。这就是宇宙的加速膨胀!
宇宙扩张的中心点在哪里?是大爆炸的奇点吗?
量子力学认为,奇点一开始并不在空间里,所谓的真空并不空,应该充满无处不在的绝对粒子。
宇宙最初没有空间。正是这种粒子的持续沸腾刺激了空间。随着时间的推移,空间结构的增长和扩张越来越大。
值得注意的是,空间可以以任何速度膨胀,因为空间既不是物质也不是能量。
科学家观察到的星系超光速退行行为是由空间本身的膨胀引起的。因此,膨胀局限于某一点,而是无处不在。
这里我们做一个反向推导。如果膨胀中心发生在大爆炸和空间中的某一点,那么大爆炸产生的宇宙背景辐射,即最早的光,应该从一点开始,我们只能看到从这一点辐射的空间的光。
但事实上,光无处不在。宇宙中的微波背景辐射非常均匀。
这说明这些光是从宇宙空间的各个点辐射出来的。因此,扩张的中心并不局限于一点,宇宙到处都是扩张的中心。
当然,宇宙的中心也有可能存在于弯曲时空的褶皱中,这将是我们看不到的更高维度。
目前人类的理论深度和探测水平是无法企及的。既然找不到扩张中心,是否意味着宇宙扩张无法控制?
宇宙膨胀会停止吗?
宇宙的终极未来是加速扩张到大撕裂,还是突然停止?
通过对GN-Z天文学家发现,早在宇宙诞生后4亿年内就形成的天体,已经扩展到300亿光年以外!
要知道,宇宙中天体的实施并不是真正的相互飞离。
只有空间本身膨胀!空间中每个天体的位置实际上是相对固定的。
因此,根据宇宙红移值,宇宙以超光速加速膨胀!宇宙不是整体超光速膨胀,而是存在于宇宙的边缘。
用洗衣机扔干桶来比较,更容易理解。由于旋转半径圆的分子会因为旋转半径的增加而进行加速运动,水分子会先被甩出去。
宇宙从哪里开始超过第一宇宙的速度,开始以超光速膨胀?
根据哈勃常数,科学家们计算了光年138亿的膨胀速度。284,254.6公里/秒,略慢于光速。
据此,现代宇宙应该在大约145亿光年之外开始超过光速!早在1998年,两个科学团队就发现,今天的宇宙早在45亿年前就开始加速扩张。
据推测,在飙升期间,宇宙的膨胀速度可以在瞬间膨胀1026倍,这是不可思议的!因此,宇宙的膨胀速度是几何数量级的上升。
这样,经过138亿年的扩张到920亿光年,也就不足为奇了!未来宇宙会继续扩张吗?
有人猜测宇宙会像气球一样膨胀到极限,有人认为根据爱因斯坦著名的方程,E = MC^2.重量和能量可以相互转换。
因此,宇宙的膨胀是有限的,也许在未来的某一天,宇宙。
如果宇宙是封闭的形状,则可以替换相关计算:当宇宙的剩余质量等于宇宙的质量损失,等于宇宙总质量的一半时,宇宙的空间半径达到最大值。
届时,宇宙将停止变化,原地向灭亡坍缩,从而开启新的宇宙周期。
然而,我们人类真的等不及宇宙会如何结束。
我只希望人类有一天能突破现有的局限性,努力超越光速,创造一个机器猫的时间机器。因为我想回到过去,看看我小时候的自己。
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