光速無法超越,宇宙才誕生138億年,爲什麽宇宙膨脹能超越光速?
光速,無法超越。這是人類目前對于宇宙極限速度最爲普遍的認知,在整宇宙中,任何有質量的物體都無法超越。
從宇宙大爆炸到今天宇宙膨脹的圖形表示,而膨脹時期則是左邊度量的急劇膨脹。這種可視化效果可能會令人困惑,因爲隨著時間的流逝,仿佛宇宙正在擴展爲先前存在的空白空間。相反,擴展創建並繼續創建所有已知的空間和時間。
然而宇宙的膨脹仿佛是一個例外,根據現代科學認知表明,我們的宇宙來源于大約138億年前的一次大爆炸,這代表著宇宙的物質聰138億年前開始“運動”。那麽既然如此,爲什麽會有距離我們200億光年甚至400億光年以外的星系存在呢?
我們的宇宙菜誕生138億年,如果光速無法超越,那麽距離我們最遠的星系應該不會超過宇宙年齡,那些超過138億光年以外的星系,它們是否打破勒光速無法超越的宇宙定律呢?
其實並沒有,根據愛因斯坦的狹義相對論表示,在時空中,任何兩個觀測者在同一事件上的相對運動速度都不能超過光速, 也就是說,光速的極限只適用于同一時間同一地點的兩個物體。
當兩艘飛船分別以60%的光速從你左右飛離,那麽這兩艘飛船對于你來說,她們可能是在以1.2倍光速在相互遠離 , 而你在它們眼中遠離的速度是0.6倍光速,那麽這兩艘飛船相對來看。根據洛倫茲變換的相對論速度疊加算法計算,他們之間原理的速度爲0.88倍光速,這就是狹義相對論的魅力,足以顛覆你的認知和世界觀。
我們的宇宙膨脹也是如此,由于速度限制只適用于同一時空事件中的兩個物體,因此,由于空間結構本身的變化,相互分離的物體會受到任何額外運動的影響。如果你和你所觀察到的物體之間的空間在膨脹或收縮,那麽它看起來會更快地遠離你或走向你。無論空間以何種速率擴張或收縮,都會導致來自它的紅,光移或藍移。導致那個物體看起來遠離你,即使它的相對論運動是零。
因此我們所以爲的星系遠離其實並不是星系的運動超越了光速,而是空間在膨脹,空間結構的拉伸速度比我們在光速下所能覆蓋的距離還要大,它並不是速度,而是宇宙的性質,這也是宇宙的魅力所在。
當我們有一天能夠直指宇宙的本質,我們可能會發現一個全新的世界,而我們或許只是一堆粒子的相互作用,僅此而已。你、你的親人、你的世界、你的思想,你所認知的一切或許只是粒子在自身特性下所能夠進行的無意識作用,或許從本質上來看,生命和石頭沒有什麽兩樣。