科学|宇宙如何以比光速快的速度膨胀?
宇宙如何以比光传播更快的速度膨胀?
应该是不可能的 , 不是吗?一遍又一遍 , 我们被告知宇宙的至高无上的铁律:没有任何东西可以比光速快 。
当暗能量使宇宙膨胀得更快时 , 它可能会激发一些非常遥远的星系 , 使其运动显然快于光速 。
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然后是天文学家 , 总是为弄乱舒适区而感到兴奋 。他们以一种简单的观察来闯入:有些星系正在远离我们……等待它……比光速快 。是什么原因?
大图景
首先 , 必须注意我们生活在一个不断扩展的宇宙中 。每天 , 星系彼此之间的距离越来越远 , 平均而言 。在总体扩张的基础上 , 有一些轻微的动作 , 导致诸如仙女座星系驶向银河系碰撞路线 。但总的来说 , 在最大的照片中 , 星系彼此之间的距离越来越远 。
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这种扩展的一个关键特征是它的统一性 。想像一下 , 一群人站在一块弹性很好的布的边缘 , 拉扯它 。让我们假设它们编排得很好 , 并且能够向后走并以相同的速度拉动 。你站在中间 , 可以正确地观察到你的“宇宙”正在扩展:放置在该结构上的所有对象都将逐渐远离你 。
由于可拉伸的东西是可拉伸的 , 因此靠近你的布上的对象似乎会以一定的速度移开 , 但是较远的对象看起来会移动得更快 。即使进行拉扯的人以恒定的速度运动 , 表现的速度也会随着距离而变化 。
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现在 , 让我们跳到宇宙中 。好像一群人在宇宙的边缘 , 轻轻地拖曳时空的结构 , 将其伸展 。埃德温·哈勃(Edwin Hubble)是第一个衡量扩张速度的人 。他得到的数字不对劲 , 在最新的测量中这个数字是每百万秒差距秒68公里 。
这个距离很远 , 100万秒差距约等于326万光年 。
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这意味着 , 如果你看着距离326万光年远的星系 , 它将以68km / s的速度远离我们 。如果你查看距离652万光年的星系 , 它的后退速度为136km / s 。离978万光年远呢?很容易算出来是204km / s , 不断地增加距离:对于每326万光年 , 你可以为遥远星系的远离速度增加68 km / s 。
超过极限
因此 , 计算起来很容易:在某个点 , 某个特殊的距离处 , 速度会超过极限 , 并超过光速 , 所有这些都来自自然的力量 。
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是的 , 该星系的运动可以解释为“速度”:你可以测量到它的距离 , 稍等片刻(说实话 , 很长很长一段时间) , 然后再次测量 。移动的距离除以时间等于速度 , 你测量的速度可以比光速更快 。
【科学|宇宙如何以比光速快的速度膨胀?】绝对速度极限的概念来自狭义相对论 , 但是谁曾说过狭义相对论应该适用于宇宙另一端的事物呢?那里是另外一套理论在控制星系 。
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