宇宙膨胀理论成立吗(再谈宇宙膨胀与吹气球和插竹竿比喻之通俗解释)(1)

关于宇宙膨胀超过光速与光速不得突破的矛盾问题,网络上天天都有质疑之声,这个问题我已经有过多次专门的论述,但还是不断的出现,说明很多网友依然很迷惑,就来多说几句。

爱因斯坦狭义相对论中对光速的性质做了规定,一是属于真空中传播最快的速度;二是光速恒定,在任何惯性参照系观察都是一样的,光速不能叠加;三是光速极限,任何有静质量的物体都不能突破光速,一个电子也不行。

光速限制是因为速度越大,物质的动量就越大,当越来越无限接近光速时,物质的动量就会趋于无限大。无限大是什么意思呢?就是整个宇宙也是有质量的,一个电子到达光速时动量就超过了整个宇宙,这就是一个悖论,如果真有此事,宇宙时空将完全被撕裂。

宇宙膨胀理论成立吗(再谈宇宙膨胀与吹气球和插竹竿比喻之通俗解释)(2)

宇宙膨胀不是物质的膨胀,是空间本身的膨胀,而且宇宙膨胀在小尺度上并不快。

要理解这个问题,一定要学习一点时空知识,时空和物质三位一体,不能单独存在,但它们又是各有特点,不是一码事。空间的膨胀只会是物质在空间中稀释,密度变小,而不是物质本身的膨胀,因此不受光速藩篱限制。

这个世界上有几种不受光速藩篱限制,但有可能超光速的现象(注意是现象,不是实质),就是宇宙膨胀、量子纠缠、虫洞穿越、曲速航行。

宇宙膨胀理论成立吗(再谈宇宙膨胀与吹气球和插竹竿比喻之通俗解释)(3)

宇宙膨胀速度在科学界是有精确测量的,不是随便谁说说的。哈伯常数就是衡量宇宙膨胀的度标。

宇宙膨胀的特点是各向同性、均匀膨胀,就比如一个气球,是一直用均匀速度吹大,而表面的花纹点状就会随着气球的膨胀而相互分开,相邻的两个点分开的并不快,但如果以一个点为基点(地球),距离最远的那个点离开速度就很快了。

我曾经用插竹竿来比喻,每隔1米插1根竹竿,插100根,这时竹竿在气球效应作用下开始离开自己,距离最近的那根竹竿离开了1米,就变成距离我们两米,而每根竹竿都分开了1米,最远的那根竹竿就离开了我们200米。明白了吧,在宇宙930亿光年直径尺度上,我们观察的结果是,四面八方都是这种竹竿,465亿光年半径的最远处,那根竹竿才是宇宙膨胀超过光速的地方。

宇宙膨胀理论成立吗(再谈宇宙膨胀与吹气球和插竹竿比喻之通俗解释)(4)

2013年欧洲航天局通过普朗克卫星测量的哈勃常数为67.80±0.77(km/s)/Mpc,Mpc是百万秒差距单位,1个秒差距为3.26光年。

这个意思就是说在距离我们326万光年的地方,星系离开我们的速度为67.8公里/每秒,正负误差为0.77公里。

根据星系远离我们的速度越近越慢,越远越快的“插竹竿”道理,在距离465亿光年的星系远离我们的速度就达到每秒96.7万公里,而距离我们1光年的地方膨胀速度才2.08厘米/秒。而且在近距离宇宙尺度,星系运行主要是靠万有引力控制。

宇宙膨胀理论成立吗(再谈宇宙膨胀与吹气球和插竹竿比喻之通俗解释)(5)

具体算法就不在这里赘述了,有兴趣的可以查阅时空通讯前面很多关于这个方面的文章,只要在头条搜索栏里键入“时空通讯(空格键)宇宙膨胀”就会出现若干篇不同侧面介绍这个问题的文章。

现在科学界最新测得的哈伯常数每秒超过了70公里(《天体物理学》期刊刊登新哈伯常数为73.52 ± 1.62(km/s)/Mpc),这个速度就更快了。

就是这样,欢迎讨论。

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