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宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?

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online_member 发表于 2020-1-5 15:15:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?26 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


根据宇宙大爆炸理论,宇宙目前的年龄约为138亿年。宇宙最初从一个无限小的奇点膨胀而来,目前的宽度可达930亿光年。由此可见,宇宙的膨胀速度已经远超光速
但相对论又指出,有质量物体的运动速度不可能超光速,而膨胀宇宙中的星系退行速度肯定超过了光速,这是一个明显的悖论吗?究竟是相对论错了,还是宇宙大爆炸理论错了呢?
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?62 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


事实上,哪个理论都没有错,并不存在悖论。而且宇宙实际宽度远超930亿光年,宇宙之大超乎想象。即便宇宙膨胀速度远快于光速,也不会与相对论矛盾。
奇点最初并不是在空无一物的空间中,宇宙最初没有空间。随着时间的推移,宇宙不断膨胀,空间自身变得越来越大,宇宙膨胀其实是空间结构自身在不断增长和扩张。
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?97 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


空间结构在每一处都会膨胀,导致空间中的星系会被互相拉开,星系之间被迫互相远离而去。并且远离速度会随着距离的增加而变大,因为距离越远,空间在单位时间内扩张得越多。
关于空间膨胀现象,我们可以通过气球来简单解释。如果我们不考虑气球的内部和外部,把气球表面视作空间结构。在气球表面上画一些点,以此表示星系。假设当气球膨胀时,每过一秒,原来1米的距离会变为2米。
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?26 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


随着气球的膨胀,表面上的每个点都会远离其他点。如果A点与B点之间相距1米,那么,1秒后,它们相距2米,它们之间互相远离的速度为1米/秒。如果A点与C点之间相距2米,那么,1秒后,它们相距4米,它们之间互相远离的速度为2米/秒。以此类推,当两个点之间的距离达到30万千米时,那么,1秒后,它们相距60万千米,它们之间互相远离的速度为30万千米/秒,这已经超光速了(真空光速为299792458米/秒)。
虽然气球上的点本身并没有动,但气球膨胀会让点与点之间的距离逐渐变远。只要两个点的距离足够远,它们就会以超光速远离彼此。
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?25 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


宇宙膨胀也类似于此,星系超光速退行是由空间本身膨胀所致,而空间的超光速膨胀不会受到包括相对论在内的任何理论的限制。因为空间不是物质,也不是能量,空间能以任意速度膨胀。根据目前的哈勃常数来计算,只要目前宇宙中星系之间的距离超过140亿光年,由于它们之间空间的快速膨胀,它们之间互相远离的速度就会超过光速。
宇宙年龄只有138亿年,宽度却有930亿光年,这是悖论吗?71 / 作者:傲雪风 / 帖子ID:55973,219791


正因为如此,即便宇宙才诞生了138亿年,但宇宙的半径能够远超138亿光年。另外,直径为930亿光年是可观测宇宙的大小,这是我们在地球上所能看到的宇宙范围。因为空间在超光速膨胀,而宇宙的存在时间和光速都是有限的,所以我们只能看到有限大小的宇宙。据估计,宇宙的实际宽度可能高达数十万亿光年,还有更大的宇宙是我们目前所无法观测到的。
online_member 发表于 2020-1-6 22:23:10 来自手机 | 显示全部楼层
想知道这个气球宇宙没膨胀以前是个什么状态呢,就像气球没吹起来就只有一立方尺,那吹起来有二十立方尺,是不是气球吹不吹起来那二十立方尺都在那里呢,宇宙在什么状态下膨胀的呢,就像气球是吹进空气在空气中膨胀,气球彭不膨胀,我们的空间都在这里呀,就想知道宇宙不膨胀宇宙那个空间是什么状态!
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