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宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?

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online_member 發表于 2020-1-5 15:15:07 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?70 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


根據宇宙大爆炸理論,宇宙目前的年齡約為138億年。宇宙最初從一個無限小的奇點膨脹而來,目前的寬度可達930億光年。由此可見,宇宙的膨脹速度已經遠超光速。
但相對論又指出,有質量物體的運動速度不可能超光速,而膨脹宇宙中的星系退行速度肯定超過了光速,這是一個明顯的悖論嗎?究竟是相對論錯了,還是宇宙大爆炸理論錯了呢?
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?72 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


事實上,哪個理論都沒有錯,并不存在悖論。而且宇宙實際寬度遠超930億光年,宇宙之大超乎想象。即便宇宙膨脹速度遠快于光速,也不會與相對論矛盾。
奇點最初并不是在空無一物的空間中,宇宙最初沒有空間。隨著時間的推移,宇宙不斷膨脹,空間自身變得越來越大,宇宙膨脹其實是空間結構自身在不斷增長和擴張。
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?38 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


空間結構在每一處都會膨脹,導致空間中的星系會被互相拉開,星系之間被迫互相遠離而去。并且遠離速度會隨著距離的增加而變大,因為距離越遠,空間在單位時間內擴張得越多。
關于空間膨脹現象,我們可以通過氣球來簡單解釋。如果我們不考慮氣球的內部和外部,把氣球表面視作空間結構。在氣球表面上畫一些點,以此表示星系。假設當氣球膨脹時,每過一秒,原來1米的距離會變為2米。
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?50 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


隨著氣球的膨脹,表面上的每個點都會遠離其他點。如果A點與B點之間相距1米,那么,1秒后,它們相距2米,它們之間互相遠離的速度為1米/秒。如果A點與C點之間相距2米,那么,1秒后,它們相距4米,它們之間互相遠離的速度為2米/秒。以此類推,當兩個點之間的距離達到30萬千米時,那么,1秒后,它們相距60萬千米,它們之間互相遠離的速度為30萬千米/秒,這已經超光速了(真空光速為299792458米/秒)。
雖然氣球上的點本身并沒有動,但氣球膨脹會讓點與點之間的距離逐漸變遠。只要兩個點的距離足夠遠,它們就會以超光速遠離彼此。
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?36 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


宇宙膨脹也類似于此,星系超光速退行是由空間本身膨脹所致,而空間的超光速膨脹不會受到包括相對論在內的任何理論的限制。因為空間不是物質,也不是能量,空間能以任意速度膨脹。根據目前的哈勃常數來計算,只要目前宇宙中星系之間的距離超過140億光年,由于它們之間空間的快速膨脹,它們之間互相遠離的速度就會超過光速。
宇宙年齡只有138億年,寬度卻有930億光年,這是悖論嗎?72 / 作者:傲雪風 / 帖子ID:55973,219791


正因為如此,即便宇宙才誕生了138億年,但宇宙的半徑能夠遠超138億光年。另外,直徑為930億光年是可觀測宇宙的大小,這是我們在地球上所能看到的宇宙范圍。因為空間在超光速膨脹,而宇宙的存在時間和光速都是有限的,所以我們只能看到有限大小的宇宙。據估計,宇宙的實際寬度可能高達數十萬億光年,還有更大的宇宙是我們目前所無法觀測到的。
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online_member 發表于 2020-1-6 22:23:10 來自手機 | 只看該作者
想知道這個氣球宇宙沒膨脹以前是個什么狀態呢,就像氣球沒吹起來就只有一立方尺,那吹起來有二十立方尺,是不是氣球吹不吹起來那二十立方尺都在那里呢,宇宙在什么狀態下膨脹的呢,就像氣球是吹進空氣在空氣中膨脹,氣球彭不膨脹,我們的空間都在這里呀,就想知道宇宙不膨脹宇宙那個空間是什么狀態!
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