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宇宙也會長身體,直徑從272億光年暴漲到920億光年

我們很多人都疑惑:宇宙的半徑=宇宙年齡×光速,得出的直徑272億光年,這樣求出的直徑不對嗎? 為什麼宇宙直徑不是272億光年,而是920億光年?

相對論告訴我們,任何物體的運動速度都不能比光速更快,這意味著年齡為138億年的宇宙,當年從奇點開始膨脹至今的半徑不應該超過138億光年。然而,事實上,宇宙的範圍遠遠比這個更大,僅可觀測部分的半徑就有465億光年,而不可觀測部分可能高達十幾萬億光年。那麼,這究竟是怎麼回事呢?

為解答這個問題,需要知道宇宙是如何變得越來越大。宇宙變大源於空間本身的不斷膨脹,而不是宇宙在一個無限空間中不斷變大。空間不斷無中生有,這就會使得宇宙越變越大。相對論限制物體在空間中的運動速度不能快於光速,但不限制空間本身擴張的速度超過光速。

想像一下,假如隨著空間膨脹,每隔一秒距離增加一倍。那麼,原先1米的距離在空間膨脹後變為2米,膨脹速度為1米/秒;原先10米的距離在空間膨脹後變為20米,膨脹速度為10米/秒;原先100萬千米的距離在空間膨脹後變為200萬千米,膨脹速度為100萬千米/秒,這已經遠超過光速。正是由於空間的持續膨脹,宇宙才在138億年里膨脹到如今巨大的規模。

其中宇宙的年齡就相當於一個人的年齡。而宇宙的直徑卻有920億光年,這是一個類似身高的長度單位。這樣就說明,和人類的身高與年齡關係並不密切一樣。比如,姚明15歲的身高就達到了197厘米,已經超過了99%的中國成年人。

宇宙也是這樣,雖然現在宇宙可能還處在它的青少年時代,但是其直徑已經達到920億光年。說明宇宙在其形成過程中和人類一樣,在一些如青少年的階段,也可以迅速增長,因而可以在其不到138億年的生命里,就膨脹到920億光年。

很多人對此都感到奇怪,宇宙平均膨脹速度竟然這麼大,豈不是完全超光速了嗎?確實,宇宙膨脹的時候,是超越光速的。愛因斯坦的相對論認為宇宙內的物質,速度最高是光速。但是,這裡注意的是,相對論只針對宇宙內物質進行光速限制,而不能夠針對宇宙本身。

宇宙是一個四維時空的集合,並不屬於物質的範疇,故而它膨脹速度完全可以超越光速。要知道,科幻小說中的曲速引擎,就是利用壓縮和碰撞時空實現的。文章來源:菜葉網


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