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光速不是最快的嗎?為什麼星係以超過光速遠離我們?

“光速是最快的速度”這句話是很多人經常說的,但這句話本身就有問題的。為什麼這麼呢?我們初中學數學都有幾何題,三角形內角和是180度對很多人來說都是真理。但實際上,這裡是有個前提的,那就是在平面內的三角形的內角和是180度,如果不是在平面內,這個角度就不是180度。球面上的三角形內角和就要大於180度;而馬鞍形面上的三角形內角和就要小於180度。

所以,限定條件本身很重要。對於光速來說也是如此,光速的限定是對物質、信息、能量的傳遞,這是通過相對論的基礎假設光速不變原理推導出來的。實際上,在宇宙中,存在著大量超光速情況,只是這些情況,沒有傳遞信息,更不是物質和能量的傳遞。星系退行那星系退行是咋回事呢?這要從哈勃說起,是他最早發現的星系退行的現象,應該叫做紅移現象。這是因為我們觀測天體利用的是電磁波。

它們發出的電磁波到達地球,然後被我們觀測到。如果哈勃對一些天體持續觀測,就會發現他接收到的電磁波正在像紅段移動,也就是說電磁波被拉長了。

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實際上,我們現在對於紅移這種現像已經習以為常,因為有很多因素都會引起紅移的現象。比如說,強大的引力場就會導致紅移。

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那星系的紅移是什麼引起的呢?當時,哈勃是比較中立的態度,他並沒有指向任何理論。不過,紅移很明顯地說明了一點,那就是天體朝著遠離地球的方向移動,也被我們稱為退行。所以,紅移是退行引起的。但是星系退行真的就是星系在動麼?其實星系退行有兩種可能,一種是星系在動,一種是宇宙空間在動。我們不能一上來就判斷是星系在動。這就好比,如果你在一個機場的直梯上面,你是一個天體,電梯可以看成是宇宙的空間,如果電梯動起來,對於地面參考者來說,就好像你在動一樣。當然,也可以是電梯不動,真的是你在動。

星系退行的本質是空間的膨脹那具體是哪一種呢?我們可以來思考一下,物質之間存在著引力,而且引力場沒有範圍,也就是說,按照引力理論,宇宙中的物質應該是相互吸引的,而不是相互遠離,但在實際的觀測中,科學家發現,這個星系退行有個特點,那就是在大尺度上,各個方向同時的退行,我們可以往極限去思考,就是星系退行的趨勢是所有的星係都在遠離你。這就好比,一個氣球上點滿小點,每個點都代表一個星系,宇宙的膨脹就是把氣球吹大,所以每個星係都在遠離你。

所以,這是不符合引力理論的預言,一定存在一個東西迫使星系彼此遠離,首先可以肯定不可能是星系之間存在斥力,星係自己跑了,只能是宇宙空間的膨脹效應,也就是說,剛才那個氣球的例子,實際上氣球表面就是宇宙空間,氣球的表面在膨脹,看起來就好像是星系在退行。如果是這樣的,也就能解釋觀測到的星系發出的電磁波為什麼會往紅段移動了。

所以,星系退行的本質是宇宙空間的膨脹效應,那星系超光速退行其實就可以轉換成宇宙空間膨脹能不能超光速?還記得上文提到的前提條件麼?光速是極限速度是對於物質、信息、能量來說的,空間其實是不會受到光速的限制的,也就是說,空間的膨脹是可以超光速的。那你可能要問了,那距離我們多遠的星系會以超光速退行呢?這裡就要用到哈勃常數,最新的測定值是67.15,這個意思是每增加100萬秒差距,膨脹速度就會增加67.15公里/秒,(多說一句,一百萬秒差距是326萬光年),然後我們通過計算就可以知道,距離我們145.6億光年開外的星係正在超光速退行。最後,我們來總結一下,光速是極限速度是對信息、物質、能量而言的,而星系退行的本質是宇宙空間的膨脹,空間是不受到光速限制的,因為它並不能傳遞信息,也不是物質和能量。因此,宇宙膨脹其實是可以超光速的。

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