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宇宙膨胀速度超光速的疑问(宇宙膨胀速度已经超过了光速,这和相对论是否矛盾呢)

宇宙膨胀超光速并不意味时间就会倒流,相对论只限制了物体的速度,并没有限制空间的速度。不仅在大爆炸时期允许空间超光速,即使在现在也同样允许的,比如黑洞视界内的空间可以理解为引力使光无法逃逸,也可以理解为...

宇宙膨胀超光速并不意味时间就会倒流,相对论只限制了物体的速度,并没有限制空间的速度。不仅在大爆炸时期允许空间超光速,即使在现在也同样允许的,比如黑洞视界内的空间...更多宇宙膨胀速度超光速的疑问话题,以及更多宇宙膨胀速度已经超过了光速,这和相对论是否矛盾呢的详细内容,欢迎浏览我们的专题频道。

宇宙膨胀速度超光速的疑问(宇宙膨胀速度已经超过了光速,这和相对论是否矛盾呢)

宇宙膨胀速度超光速的疑问

宇宙膨胀超光速并不意味时间就会倒流,相对论只限制了物体的速度,并没有限制空间的速度。不仅在大爆炸时期允许空间超光速,即使在现在也同样允许的,比如黑洞视界内的空间可以理解为引力使光无法逃逸,也可以理解为空间超过光速使光无法逃逸。以及目前宇宙的膨胀速度也是超过光速的,比如为什么类星体如此接近光速远离我们。如果把时间往前追寻,我们可以看到比现在更多的类星体。

宇宙的膨胀速度是否大于光速?

首先结论是宇宙膨胀速度并不比光速快。

根据相对论可知,局域性物资速度不会超过真空中光速,就可以否定这个结论。

但为什么会有人出现宇宙膨胀速度比光速快的说法呢?

我们确实有一个宇宙膨胀速度这么一说,而且宇宙膨胀速度约为70km/s/ Mpc("Mpc"指的是百万秒差距,长度单位,约为326万光年),这个速度的含义为:在每增加300万光年的距离上(或每过300万年),星系远离地球的速度增大67.80±0.77千米每秒。

有单位上来看,光速单位是30万km/s(千米每秒),宇宙膨胀速度单位为70km/s/ Mpc,物理上单位不同是不能作比较的,虽然都是速度,但完全不是一回事。

而关于星系远离的速度的测量,是根据光的多普勒效应(v'=v [(c+u)/(c-u)]^0.5)计算的,也就是光的红移现象。

另外,宇宙中发生光的红移现象有多种原因:

一是退行速度,也就是星系离开观察者的速度。

二是爱因斯坦的广义相对论现象,由于空间弯曲也会使得光线在宇宙空间传播损失能量,宇宙可能并非完全平直,所以在远距离时也有红移现象。

三是宇宙空间并非完全真空有极少量物质,如宇宙射线,宇宙背景辐射。另外还可能存在暗物质,暗能量,光线在穿越亿万光年后,也会出现红移。所以哈勃常数在是否可以推算宇宙边缘465亿光年外的速度上,没有充分完备的科学依据。

宇宙其实并不存在所谓的边缘,宇宙其实处处是中心,处处是边缘。

根据这个思想,如果宇宙膨胀速度会超光速,那么我们所在的银河系就已经超光速了。如果是这样,爱因斯坦的理论就要变为光速是宇宙最低速度,所有物质运动的速度不可低于光速。

综上所述,宇宙超光速膨胀这一推理是错误的。

宇宙膨胀速度已经超过了光速,这和相对论是否矛盾呢?

并不矛盾,相对论要求的是有效信息传递速度不能超过光速,宇宙膨胀虽然超过光速,但是并不能用来传递有效信息。

爱因斯坦在1905年建立狭义相对论,以光速不变原理和狭义相对性原理为基础,推导出物体运动速度不能超过光速,而且有静止质量的物体不能达到光速,只能无限接近光速。

其实早在麦克斯韦建立电磁学方程组时,就发现光速可以根据真空介电常数(ε0)和真空磁导率(μ)推导出来,由于ε0和μ均为常数,而且这两个常数不依赖于参考系,意味着光速c也不依赖于参考系成立,所以在麦克斯韦方程组中,已经暗示了光速不变原理。

经典力学为了解决这个困境,反而引入了错误的“以太”,后来爱因斯坦正式把光速不变作为基本原理,也就彻底摧毁了以太模型。

本质地说,相对论中要求的速度上限,是说有效信息的传递速度不能超过光速,由于任何物体都可以承载信息,所以物体的运动速度自然不能超过光速。

但是在实际当中,存在一些超光速现象,比如量子纠缠的速度就是超光速的,还有宇宙膨胀速度也可以超过光速。

根据哈勃定律(Vf = Hc x D),哈勃常数Hc=67.80±0.77(km/s)/Mpc,我们可以计算出,以目前宇宙的膨胀速度计算,对于相距144亿光年的两个星系,因为宇宙膨胀导致的退行速度已经达到光速。

目前我们可观测宇宙的实际直径大约是930亿光年,所以在我们可观测宇宙两端的星系,远离速度已经超越了光速。但是这并不违背相对论原理。

因为我们无法利用宇宙膨胀速度来传递有效信息,量子纠缠的速度也是一样的,我们无法利用量子纠缠来直接传递信息,所以量子纠缠的速度可以超越光速;在量子通信当中,只有传统信息和量子纠缠产生的随机信息相结合,才能实现有效信息的传递,从而达到加密效果,但是量子通信整体是不能超光速的。

宇宙膨胀速度超光速的疑问(宇宙膨胀速度已经超过了光速,这和相对论是否矛盾呢)

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