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今日头条 · 2019-07-12

近来我和一个教授评论关于前期世界和急速胀大的论题,他断语称世界扩张的速度不会比光速快。为什么对此会呈现这样的误解呢?

环绕这个论题的一些误解或许来自对世界“胀大速度逾越光速”意义的混杂。但是,针对这个问题最简略的解说,答案是世界胀大的速度的确比光速快。而且更令人惊奇的是,咱们现在能看到的一些星系现在正以比光速更快的速度脱离咱们!因为它们的速度很快,这些星系终有一天将永久脱离咱们的可见规模;它们傍边的一些星系正散发着终究几缕光,穿越田雨苗事情悠远的太空通过数十亿年才干抵达地球。在那之后,咱们将调查到它们逐步晦暗褪色,直到再也不会被观测到。

至于小玲建军“在世界急速胀大期间发作了什么”这种具体问题,急速胀大被以为是前期世界的标志,笔者对此也不太清楚。但是,胀大理论的基本思想是:咱们所能看到的仅仅众多世界中的一小部分,世界在急速膨徐州琴书大全周银侠胀时期阅历了指数爆破式添加。因而,在胀大期间必定存在互为参照相对互相移动得比光速更快的点。是不是咱们可见的世界中任何一点相对参照物而言都比光移动得快,笔者对此不敢断语,但咱们会继续学习有关常识,假定找到了任何有用的信息就更新这篇答复。

为了更翔实迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道地答复这一广泛的问题,咱们需求具体说明世界“胀大速度逾越光速”的意义。世界并不是坐落在太空中星系的集合体,一切的星系都在远离中心的一个点。取而代之,另一个更恰当的比方是将世界看作一个遍及葡萄干的巨大面团(葡萄干代表星系,面团代表世界空间),当咱们将面团放进烤箱中,它开端胀大,或许更精确地讲,是“延伸”:间隔坚持着与之前相同的份额,但跟着时刻的推移,一切星系之间的间隔都变得更大。

实质是不同星系以不同的相对速度移动;星系越远,它们飞离的速度越快。所以,当咱们宣布疑问世界“胀大速度是否比光速快”,我将它阐释成——世界中是否有任何两个星系相对互相的移动速度比光速快?

那么咱们是怎样观测到这一现象的?就像之前问题所评论的,世界胀大的标准由哈勃常数所确认,该常数的数值近似等于71(km/s)/Mpc,选用技能上有协助但地中海沙龙官网概念上令人困惑的单位千米/(秒百万秒间隔)来衡量。在一些钟鸿刚更易于了解的单位中,哈勃常数零次元茶会约等于0.007%每百万年——意味着每百万年世界中的一切间隔都会延伸0.007% (这种解说假定哈勃“常数”在数百万年内坚持不变,但是现实并非如此,但考虑到世界时刻标准上的一百万年是极短的,这就成为一个很好的近似。

它还假定当咱们评论两个星系之间的“间隔”时,咱们指的是现在的间隔,即假定咱们不知何以按下了“世界定格按键”,然后中止了世界的胀大,然后在两个星系之间用一个不要啊师傅很长的卷尺丈量读出的间隔。在世界学中可以界说许多其它的间隔,但这关于其时问题来说是最有用的间隔)。

假定咱们选用上面给出的单位界说,那么哈勃常数告知咱们关于两个星系之间的每百万秒间隔,星系互相分隔的表观速度每秒添加71千米,因为咱们知道光速约为30万千米每秒,就可以很简略地核算出这两个星系要相隔多远才干满意星系互相远离的速度比光速快。通过核算咱们得到的答案是两个星系之间相隔至少约4,200百万秒间隔(130,000,000,000,00迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道0,000,000,轻轻汉语习气变声软件000千米)。

所以咱们可以将原始问题简化:整个世界中是否有任何两个星系的间隔(如上界说)大于4,200百万秒间隔?

咱们可以先通过“自我诈骗”来答复这个问题迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道:因为现在的世界学理论以为世界是无量大的,那么必定存在几簇星系互相相隔间隔大于4,200百万秒间隔——现实上,它们会是无量多的!但假定咱们跟进实践观测,会发现其实咱们无法真冬瓜妹正证明世界是无限的。鉴于此,一个更公正的问题便提了出来:可见世界(咱们现在可以看到的世界部分)中是否有任何星系正在以比光速更快的速度远离咱们?

很意外,答案是必定的。Ned Wright的世界学教程中有一个核算器,可以核算许多种有关世界模型或间隔咱们发作不同“红移”(红移是试验上易于确认的星系光波的性质,它告知咱们世界在光发射的时刻和光被接收到的时刻之间胀大的标准)的星系的数值,例如间隔。选用世界胀大速率、加快度以及其他参数(核算机的默许输入)的最佳观测确认值,咱们会发现假定红移的数值大约在1.4,所得到的间隔约为4,200百万秒间隔。因而,任何红移迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道值大于1.4的星系现在都在以比光速更快的速度远离咱们。

那么咱们可以观测到这些星系吗?是的,咱们当然可以。亮堂的星系迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道常常会被探测到有适当大的红移;1.4的红移值并不算很大。例如,这里有一些类星体(中心有极端活泼的黑洞的一凤求凰紫晓种星系)的图片,红移值大约为5。咱们乃至可以看到一些光(尽管不是独立的物质)的红移值一向回到1000左右。(这种sw140光被称为世界微波布景辐射,在世界大爆破发作后约38万年被散射出来,刚好在世界冷却到足以让光通过一切介质之后)。与此一起,核算机吐露出的数字告知咱们关于一个红移值为1.4的星系,咱们现在所能观测到的星系的泰安杨荣和最新任职光其实是在宇柳礼源宙大爆破后约4.6亿年发射出来的,其时世界的发育现已适当齐备。

你或许会猎奇——咱们迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道怎么或许观测到一个远离咱们的速度逾越光速的星系?答案是此时星系的运动对数十亿年前它们发射出的光没有任何影响。光并不关怀星系在做什么;它只关怀它其时的方位和咱们所在方位之间空间的延伸标准。所以咱们简略设想出一种景象,在光被发射出去的那聚宝币一刻星系的运动速度没有逾越光速;因而,当世界胀大时,光可以“逃逸”空间的胀大并向咱们移动,一起星系会逐步远离咱们。

记住咱们在上面所学的东西——在按份额拉伸的世界中更远的物质向后移动速度更快——咱们可以在光发射后当即看到这种状况,星系远离咱们的速度比光所在方位的点移动更快,而且这种间隔只会跟着时刻的推移而增大,星系和它宣布的光会更快别离。因而,咱们很简略遇到这种状况,即星系继续以越来越快的速度迪奥,popular,直肠癌-uwin电竞_u赢电竞ios版_u赢电竞渠道飞离,终究相关于咱们抵达或许逾越光速,而它在数十亿年前散射出的光在世界中沉着而悠闲地漂泊,不用追逐那些超光速延伸的区域,然后它们中的一些终究抵抵达地球,进入咱们的视界。

你或许也想知道星系怎么会打破速度的屏障逾越光速,为此,请参阅笔者对上一个问题的答复。

但是,咱们所见星系正以超光速的速度远离咱们的现实会带来一些昏暗的结果。天文学家现有充沛的依据证明咱们生活在一个“加快世界”中,这意味着跟着时刻的推移,每个星系相对咱们的运动速度都会不断添加。假定假定这种加快会无极限地穿越之紫晴郡主继续下去,那么现在正以超光速远离咱们的星系将更快地远离咱们,终究咱们和这些星系间悠远的空间延伸的非常迅速,以至于任何从彼处发射出的光都无法抵达咱们的视界。跟着时刻的推移(未来数十亿年),咱们将看到这些星系逐步冻住褪色,直到永久失去了消息。

此外,跟着越来越多星系加快逾越了光速,在某一时刻点后它们宣布的光也将再也无法被咱们观测到,它们也会景瑟公主变得晦暗,逐步褪去了色彩。终究将留下一个简直什么也看不见的乌黑的世界,只要少量非常附近的星系(运动受其时方位引力效果的激烈影响)散宣布的光才干照frf2亮咱们乌黑的夜空。若想了解更多具体信息,请参阅该主题的专业文献。

其时有哪些星系在“诉说着它们终究的离别”?或许说,假定咱们幻想有居住在这些星系中的外星人想要与咱们获得联络,哪些星系在此时正等待终将降临的期限?一个合理的猜想是现在以光速相对咱们移动的星系(kissmilan间隔4,200百万秒间隔、红移值为1.4,如上所述)处于“临界点”,它们此时正发射的光将永久无法抵达地球。大略来说是正确的,但更精细的核算标明,关于加快世界最简略可行的模型,它实践上是间隔为4,740百万秒间隔、红移值为1.69的星系才会抵达临界点,而红移值为1.4的星系宣布的光终究仍会抵抵达咱们的视界。

这种差异来源于一个适当精妙的现实:即使世界正在具善惠患病安宰贤回应“加快”,在此意义上每个星系移动速度跟着时刻的推移变得更快,哈勃常数实践上跟着时刻的推移而减小——换句话说,在与咱们坚持固定间隔的点处丈量的世界胀大速率跟着时刻的推移会变小。假定咱们只重视一个正远离咱们的星系,咱们将会观测到它的加快,但假定咱们将目光锁定在世界中一个固定点然后调查许多不同的星系逾越那个点,那么每一个星系的速度会比它之前的那个更慢(作一个大略的比方,世界行为像一个湍急的河流,假定你将一艘小舟放进河中让它趁波逐浪,当它向下流活动时会逐步加快而变快。

但假定你坐在岸上丈量某一个当地水流的流速,它会依据一系列要素而发作变化——例如,上游的供水速率无时无刻不在发作变化。水速有或许会在你的方位跟着时刻的推移而变慢,即使你放入河中的每一艘小舟在进入湍流时都会加快)。因为这一效应,假定光可以“逆流而上”而且相关于咱们坚持大致稳定的间隔(假定它是从相对咱们以光速远离的星系发射出来的),那么跟着时刻的推移哈勃常数变小,它终究可以抵达地球,“逆流而上”并穿越了悠远的时空来到咱们身边。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Dave Rothstein

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