光速並非速度極限?空間膨脹可超光速

  據國外媒體報道,光速常常被稱為宇宙的速度極限,但並不是所有的事物都遵循這個規則,事實上空間本身就能夠以比光速更快的速度擴大。

  回溯138億年前宇宙大爆炸的那一瞬間,在不到一秒鐘的時間內,宇宙以驚人的速度膨脹,目前我們的宇宙已經發展到不可估量的規模,我們可能永遠無法觀測到它的另一面。

  如果說光速是宇宙中的速度上限,那麼光子將抵達宇宙的任何一個角落,可事實上我們觀測遙遠天體的光都來自過去,因此空間膨脹的速度比光子要快。

 

  宇宙在不斷膨脹的過程中也出現了速度減緩的現象,我們可以通過觀測遙遠天體的星光來尋找證據。

 

  一顆數億光年外恆星發出的光子在穿過宇宙空間時也會因為空間膨脹而失去能量,一旦光子抵達我們的望遠鏡,就可以通過紅移公式計算出遙遠天體與我們的距離。紅移現象讓我們觀測到遙遠的星系、恆星,因為它們存在於遙遠的過去,但我們無法看到宇宙歷史中的所有事件。

  這是因為我們的宇宙處於不斷膨脹之中,1929年埃德溫?哈勃發現遙遠的星系似乎正遠離我們而去,由此得出了哈勃體積的概念。

  在哈勃體積這個球形氣泡所“包圍”的區域內,所有的物體都會遠離中央觀察者,且速度會低於光速;與此相對應的是哈勃體積之外所有物體遠離中心的速度會超過光速。該結論也是相對論的魔力所在,為我們打開了超光速太空旅行的大門。

  廣義相對論作為描述時空本身結構的理論,其沒有慣性參照系,光速作為速度的限制是不適用的,因此在哈勃體積之外星系的遠離速度比光速更快,但星系本身卻不違反任何宇宙速度的限制。

  由哈勃體積可推出一個驚人的結論,嚴格地說我們觀測的宇宙像是粒子視界,可觀測的宇宙直徑約為930億光年。事實上,哈勃體積還與暗能量有關,後者決定了宇宙是否正在加速或者減速,如果哈勃體積膨脹,那麼我們就可以看到更多可觀測的宇宙。





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