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宇宙在超光速膨胀 我们为什么感觉不到?

2019-10-06来源:海岛网
宇宙在超光速膨胀 我们为什么感觉不到?

宇宙膨胀是被无数观测证明了的一个事实,超光速膨胀是指整个宇宙尺度来衡量的,不是指我们太阳系这样一个小范围。

在宇宙中,太阳系太小了,连地球上一个灰尘都不如,但也参与在膨胀之中,只是在这样一个小尺度,膨胀的速度就很慢很慢。

宇宙膨胀是均匀的各向同性的,这是什么意思呢?就是我们观察宇宙各个方向远方的星系都是离我们远去,越远的地方离开的速度越快,反之越慢。有人用插竹竿来形容宇宙膨胀速度,我们每隔1米茬一根竹竿,插了100根,这样最远的那根竹竿就距离我们100米。

我们开始来模拟宇宙膨胀。现在距离我们最近的星系膨胀了1米,也就是距离我们最近的竹竿往前走了1米,然后每一根竹竿都走了1米,这100根竹竿都往前移了1米,那么最远的那个竹竿距离我们移了多少米呢?就已经在200米距离,远离了我们100米!但它距离第99根竹竿也还是只移动了1米。

宇宙在超光速膨胀 我们为什么感觉不到?

现在明白了吧?宇宙膨胀超光速就是最远的那根竹竿。

那么我们现在宇宙膨胀有多快呢?

2013年欧洲航天局利用普朗克卫星对哈伯常数进行了一次精确测量,测得值为67.80±0.77(km/s)/Mpc。哈勃常数实际上就是宇宙膨胀的速度参数,这个值的意思是在326万光年处,星系离开我们的速度为每秒钟约67.8公里,正负误差为0.77公里。根据这个常数我们就可以计算出可观测宇宙的膨胀速度了。

前面说了宇宙膨胀是均匀的,各向同性的。也就是说所有星系离开速度与距离是成正比例加减的,距离我们越远的星系离开我们的速度就越快,反之就越慢。我们的可观测宇宙半径为465亿光年,也就是326万光年的14263.8倍,我们套上67.8的常数,得出距离我们最远的星系离开我们速度为967086公里/每秒,是光速的3倍多。

宇宙在超光速膨胀 我们为什么感觉不到?

宇宙膨胀从大方向上来说是个大趋势,但并不一定任何地方都能看出在膨胀。

在一个星系团里,星系与星系之间由于引力的关系占了主导地位,有的还会靠近,恒星与恒星之间也是这样。恒星与行星之间原则上不适用这种膨胀,主导它们之间关系的主要是万有引力。但如果一定要计算附近星系的膨胀速度的话,速度也是非常小的。

比如我们要计算太阳与比邻星之间的膨胀速度,根据哈伯常数,326光年距离的地方膨胀速度为68公里/每秒,那么距离1光年的地方膨胀速度就是0.2公里每秒,我们与比邻星距离4.2光年,膨胀速度就是0.84公里每秒,1年就是2651万公里。这点速度对于约40万亿公里的距离来说,是150万分之一,因此过了1万年,我们与比邻星的位置还是4.2光年,没有精密仪器是很难观察出来的。

宇宙在超光速膨胀 我们为什么感觉不到?

事实上每个星系和恒星都受万有引力影响有自己的运行轨迹,速度都在每秒上百公里甚至几百公里,因此附近的恒星和行星并不遵循准确的哈伯常数,只是越远这种附近星系恒星的运行与膨胀速度比例就越小,最远的地方附近星系之间的运动就可以忽略不计了。

所以我们观察起来,附近的星系和恒星就并不一定是相互分开的。比如像仙女座星系就正在与我们银河系相互靠近,在30多亿年以后,会发生星系大碰撞合并成为一个更大的星系。

但如果从几百亿光年的地方观察我们,也是以极快的速度远离它们而去。

因为宇宙没有中心,我们观测的宇宙膨胀速度是以我们所在地球为基点的,因此我们就是0点,从其他星系观察我们才能够得出我们的膨胀速度。

再说一句,宇宙膨胀是空间本身的膨胀,不受狭义相对论光速藩篱限制。

这就是时空通讯对宇宙膨胀大于光速的理解,欢迎大家共同探讨。

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