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TUhjnbcbe - 2023/6/14 20:54:00
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根据宇宙大爆炸理论和实际观测,宇宙空间在大尺度上的确是超光速膨胀。

大爆炸

因为空间是光传播的运动场所和背景,因此空间自身的运动速度并不受相对论的光速限制原理限制。所以光如果在超光速膨胀的空间上传播,将永远不会被我们看到。这时的光就像孙悟空一个筋斗云十万八千里也跑不出如来佛的手掌心一样,因为如来佛法力比他大,运动速度比他快。

但现实中我们为什么能够看到光?看到这个大千世界?下面我们来解释回答一下。

一,准确地说宇宙空间是在大尺度上超光速膨胀,而小尺度的、局部空间上的膨胀效应却并不明显。

我们的宇宙空间是大尺度的膨胀,所谓的超光速膨胀也只是在大尺度上的,在小尺度上是看不出的。因此我们周围空间,比如太阳系、银河系的相对膨胀速度不但不是超光速,我们甚至都感觉不到。尤其这是宇宙空间的膨胀,并不是星系天体的膨胀,这些相距较近的星系由于相互之间的引力作用,反而在相互靠近。不过去除这些因素,宇宙在大尺度上,星系的确在互相远离。这就像一个不断充气膨胀的气球,气球内和表面的每一点之间都在互相远离,相距很近的两点随着气球膨胀,增加的距离并不明显,而相距越远的两点增加的距离越大,即两点相距越远,其膨胀速度越大。

二,伟大的哈勃定律

这个现象最早被美国天文学家哈勃发现,这就是著名的“哈勃定律”。

哈勃在观测

哈勃发现河外星系绝大部分都在退行(就是远离我们地球所在的银河系),并且它们退行的速度υ与它们距地的距离D成简单的线性关系,即υ=H0D。这一发现为宇宙起源的大爆炸理论提供了有力的证据,哈勃定律证明宇宙是加速膨胀的。方程υ=H0D中,H0为哈勃常数,虽然是个常数,但多年来随着观测水平的提高不断修改,年7月最新数值为73.52±1.62千米/秒·百万秒差距。这个哈勃常数具体含义是什么呢?百万秒差距是个距离单位,即万光年,意思就是宇宙空间距离每增加万光年,星系退行速度就增加73.52±1.62千米/秒。这说明,距我们地球某个距离的遥远星系的空间膨胀速度会超过光速,空间只有超过光速膨胀,这些星系发出的光才永远不会被我们看到。

三,距离我们多远的天体发出的光,我们才永远看不到?

由此,我们如果用光速除以哈勃常数,就可计算出距我们地球多远距离时,星系的退行速度就达到光速了。经计算这个距离为.9亿光年,也就是说,距地在.9亿光年以外的宇宙空间的膨胀速度是超光速的。这也意味着,在距地.9亿光年外的天体发出的光永远也到不了我们地球,我们永远不会看到这些星系,这些星系对于我们是不存在的。当然这也意味着,在距地.9亿光年以内的天体发出的光,我们都能看到,只是时间早晚的问题。

膨胀的宇宙

现在距地.9亿光年的天体发出的光由于空间的膨胀,需要大于.9亿年才能到达地球。我们今天的可观测宇宙是以地球为中心,半径为亿光年的球体。

可观测宇宙

我们看到的亿光年的天体当然是在距我们.9亿光年内时发出的光,现在到了距我们亿光年远的位置。而它在现在这个位置发出的光永远不会到达我们地球了,因为它现在所在空间相对地球的膨胀速度早超光速了。由于宇宙的年龄只有.2亿岁,所以这些现在处于亿光年远位置的天体应该是宇宙早期暴胀时期发出的光。

四,小结

综上,虽然宇宙膨胀速度超光速,那只是大尺度的。在距地半径.9亿光年内的天体所在空间的膨胀速度并没有超光速,这些天体发出的光,我们地球是能看到的。等到这些天体发出的光到达地球时,这些天体已到了亿光年之处了。也就是说,我们目前能看到直径亿光年的宇宙范围。

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