愛因斯坦狹義相對論中對光速的性質做了規定,一是屬于真空中傳播最快的速度;二是光速恒定,在任何慣性參照系觀察都是一樣的,光速不能疊加;三是光速極限,任何有靜質量的物體都不能突破光速,一個電子也不行。
光速限制是因為速度越大,物質的動量就越大,當越來越無限接近光速時,物質的動量就會趨于無限大。無限大是什麼意思呢?就是整個宇宙也是有質量的,一個電子到達光速時動量就超過了整個宇宙,這就是一個悖論,如果真有此事,宇宙時空将完全被撕裂。
要理解這個問題,一定要學習一點時空知識,時空和物質三位一體,不能單獨存在,但它們又是各有特點,不是一碼事。空間的膨脹隻會是物質在空間中稀釋,密度變小,而不是物質本身的膨脹,因此不受光速藩籬限制。
這個世界上有幾種不受光速藩籬限制,但有可能超光速的現象(注意是現象,不是實質),就是宇宙膨脹、量子糾纏、蟲洞穿越、曲速航行。
宇宙膨脹的特點是各向同性、均勻膨脹,就比如一個氣球,是一直用均勻速度吹大,而表面的花紋點狀就會随着氣球的膨脹而相互分開,相鄰的兩個點分開的并不快,但如果以一個點為基點(地球),距離最遠的那個點離開速度就很快了。
我曾經用插竹竿來比喻,每隔1米插1根竹竿,插100根,這時竹竿在氣球效應作用下開始離開自己,距離最近的那根竹竿離開了1米,就變成距離我們兩米,而每根竹竿都分開了1米,最遠的那根竹竿就離開了我們200米。明白了吧,在宇宙930億光年直徑尺度上,我們觀察的結果是,四面八方都是這種竹竿,465億光年半徑的最遠處,那根竹竿才是宇宙膨脹超過光速的地方。
這個意思就是說在距離我們326萬光年的地方,星系離開我們的速度為67.8公裡/每秒,正負誤差為0.77公裡。
根據星系遠離我們的速度越近越慢,越遠越快的“插竹竿”道理,在距離465億光年的星系遠離我們的速度就達到每秒96.7萬公裡,而距離我們1光年的地方膨脹速度才2.08厘米/秒。而且在近距離宇宙尺度,星系運行主要是靠萬有引力控制。
現在科學界最新測得的哈伯常數每秒超過了70公裡(《天體物理學》期刊刊登新哈伯常數為73.52 ± 1.62(km/s)/Mpc),這個速度就更快了。
就是這樣,歡迎讨論。
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