宇宙中的最快速度是光速嗎,超光速膨脹是怎麼回事

2022-01-16 19:02:52 字數 5328 閱讀 4903

1樓:匿名使用者

愛因斯坦的《狹義相對論》基於光速不變,才有了任何有靜質量不為零的物體,無法達到光速。而《廣義相對論》的場方程是描繪了宇宙膨脹,才有了後來宇宙膨脹速度超過光速,所以一切的種種都是由於「光速不變原理」的這個假設,如果沒有這個假設,也就沒有後來一大堆反常識的結論,也就不存在那麼多矛盾。

麥克斯韋

光速不變原理並非愛因斯坦胡編亂造,這還要從另外一個人說起。費曼曾經被問到誰是世界上最偉大的物理學家,然而他的回答並不是當時正處於風口浪尖的愛因斯坦,他說:

「從人類歷史的長遠角度來看(從現在開始有一萬年前),毫無疑問,十九世紀最重大的事件將被認為是麥克斯韋對電動力學定律的發現。與同一十年的重要科學事件相比,美國內戰將變得微不足道。」

他為什麼會這麼說?還要從偉大的麥克斯韋發表的方程組說起。

看起來像天書?我們並不需要完全搞懂上面的麥克斯韋方程組。只需要知道這是描繪電磁性質,並瞭解一些特殊符號的含義,得到我們想要的光速不變原理即可。

光速不變

從麥克斯韋方程組中可以求得一個解:真空中電磁波的速度c。光是電磁波,而這個解中實際上是兩個物理測量值的函式:

真空的介電常數(ε)和磁導率(μ),而這兩個值是通過測量而得,是客觀性質的值,是常數。這說明光速也是客觀性質的常數,光速的大小取決於測量的精確性,光速是絕對速度。

真空的介電常數和磁導率僅僅只是是描繪介質的性質,因為光可以在真空中傳播,如果相信任何物質可以超越光速,那就是相信有什麼物質比真空小,這種介質必須是非常奇特的材料,當時物理界大神們相信一定存在「以太」這種傳播媒介,而尋找「以太」的失敗結果,也就應了愛因斯坦那句「任何有靜質量不為零的物體,無法達到光速」。

理論與實驗的基礎

麥克斯韋描述真空中電磁場的特性,也是描繪了光在真空中的特性。麥克斯韋方程組發表時間為2023年,2023年「以太」被邁克遜莫雷實驗證實不存在,而狹義相對論的發表時間是2023年,所以愛因斯坦是站在了巨人的肩膀上才有了後來的《狹義相對論》和《廣義相對論》,光速不變原理也不是愛因斯坦信手拈來的,我們也無需從晦澀難懂的《狹義相對論》中去理解光速為什麼是極限速度。

尋找「以太」的反面教材

單單從理論上並無法說明問題,科學講究證據。開爾文說的其中一朵烏雲就是尋找「以太」的失敗。邁克爾遜與莫雷是以太論的追隨者,一生都在致力於尋找「以太」,然而它們的實驗結果卻是證明了「以太」不存在。

邁克遜莫雷實驗原理是利用干涉儀測量兩垂直光的光速差值。

在他們的預想中,如果光真的是在「以太」介質中傳播,那麼如下圖,當光射出時相對於以太運動,如果實驗裝置相對於以太靜止(圖左),那麼兩束光會同時到達,即不會出現干涉條紋。當實驗裝置相對以太運動(圖右),也就說會存在相對速度,那麼兩束光會出現干涉條紋。

實際情況是如果宇宙中充斥著「以太」,那麼地球在宇宙中運動,也就是地球在相對以太運動。

假設地球相對於以太向右運動,那麼靜止在地球上的實驗結果應該是,光源b應該會先到達,因為地球的移動增加了光源a的運動路程,最終形成干涉條紋。

然而真正的實驗結果是下圖,無論在何地何時,實驗結果都出奇的一致,a和b永遠都是同時達到,並不會出現干涉條紋。光速是絕對的,並不會出現相對運動,也就不存在相對的參考介質「以太」。

邁克爾遜和莫雷的實驗揭示了一個對於當時來說基本的,甚至是瘋狂的宇宙事實:無論你是開著接近光速的飛船,還是靜止在地球上的人,當飛船開啟燈,燈光相對於飛船的速度是c,相對於人的速度也是c,於是就出現了相對時間流速不同的結果。

任何觀察者,不管一個觀察者相對於另一個觀察者,或相對於光源或相對於光源的相對運動,測量的光速都是相同的。

2樓:malegad初冬

宇宙中最快的速度是光速,這個說法其實不太對,例如有低光速區域被稱為黑域,而空間不同於光,它不受限制,一個空間可以以超越光速的速度來膨脹

3樓:溯源時空宇宙

廣義相對論說宇宙中任何有質量的物體速度都不會超過真空中的光速,但是宇宙在膨脹並且膨脹速度超過光速,不過這種超光速並不違反廣義相對論。

4樓:歷史和地理

宇宙中最快的速度是光速。超光速膨脹是說膨脹的速度比光速還要快,超過了光速。

宇宙中最快的速度既然是光速,為啥還有超光速膨脹呢?

5樓:碩碩情感學

3,目前來說是否真實存在超光速膨脹也是不得而知的,只是一個相對恆定的概念宇宙之外,究竟是否有光存在也是不得而知的。其實不得不說,是任何問題都應該辯證的看待,也只是因為如此,是否真實存在,超光速膨脹也是不得而知的,從某些意義上來講,如果確實存在超光所膨脹,那麼宇宙中的所有光都在宇宙之中,但如果說不存在宇宙膨脹,那麼宇宙之外,可能存在一個宇宙,也可能所有的光都會在宇宙的邊界暫停 。

其實對於我們來說,之所以稱為超光速膨脹,也是因為,科學家認為宇宙之中的光都是在宇宙的邊界之內的,所以正是因為如此,光必定在宇宙之中,所以宇宙膨脹的速度勢必超越光速,但是事實是否真的如此,也是不得而知的。

6樓:技術小輝

因為奇點大**的影響非常大,在不斷加速宇宙膨脹,而且超光速膨脹是相對速度,所以還有超光速膨脹。

7樓:人能科技探索

光速在真空中的傳播速度是30萬公里,大質量的天體或者黑洞周圍都會將周圍的空間變成扭曲狀態,光速通過這些扭曲的空間的時候,光速就會發生膨脹而超越光速。

8樓:dreamer神話

因為光速只是人類已知宇宙中最快的速度。還有許多未知的事物需要科學家不斷探索才能發現

9樓:義小丫

因為超光速膨脹是科學家在宇宙中的一種猜測,但是結果不得而知。

現在最快的是光速嗎?但為何又有超光速膨脹?

10樓:小小秋千

自古以來光速這個問題讓無數科學家費勁一生的心思去尋找答案,最有名的也就是愛因斯坦裡面提到的「相對論」了,其中一個重要的觀點就是光速是宇宙中最快的速度,可以超越的話就可以實現穿越,人們就會問現在最快的是光速嗎?但為何又有超光速膨脹?其實最快的就是光速,至於超光速膨脹是因為宇宙實在是太大了。

11樓:閆小六說娛樂

根據科學家的研究,現在最快的確實是光速,超光速膨脹只不過是光速膨脹的一種

12樓:孤獨的yu呀

最快的能捕捉到的應該是光速,超光速膨脹是在廣義相對論中提到的,時間變短,里程變長,超越光速,像這個稱為超光速膨脹

13樓:人能科技探索

應該準確的說在正常的空間狀態下和真空環境中最快的就是光速,任何物體都無法超越光速;那超光速的形成是因為,光速在極度扭曲的空間狀態下也發生了光的極度扭曲,比如宇宙膨脹和宇宙黑洞,通過自身的能量將光極度扭曲了所以才會有超光速膨脹。

14樓:看不見的引力場

超光速膨脹只是一種猜測,並沒有確定是這樣

都說超光速的現象不存在,為什麼宇宙膨脹的速度卻比光速快?

15樓:c春夏學姐

雖然太陽距離地球有著一個天文單位那麼遠的距離,但是太陽光從太陽發射出去後只需要大約八分鐘就能夠照射在地球上,可見光速之快。相對論中指出了任何物質的速度都不可能超過光速,但科學家們發現宇宙膨脹的速度遠比光速快,這是為什麼呢?

長期以來,人類都認為光速是宇宙中最快的速度,但科學家在發現了宇宙不斷膨脹的現象之後,認為宇宙膨脹的速度要比光速快得多。最早將世間萬物的速度限制在光速以下的理論是愛因斯坦的相對論,他在該理論中提出了任何物質的運動速度都無法超過光速,甚至連資訊的傳輸也是無法超過光速的。那麼宇宙膨脹的速度為何又比光速快呢?

它是否違背了相對論呢?

科學家最早發現宇宙膨脹的速度比光速快是在研究宇宙的可觀測範圍,從目前探索的情況來看人類能夠觀測到的宇宙直徑大約為930億光。在930億光年之外是否的空間是否還屬於宇宙的,目前不得而知。現在假設宇宙中第一束光隨著宇宙大**而產生,如果它在後面的傳播過程中並沒有受到太大的影響,那麼傳播到現在應該走過了138億光年的路程。

但是我們能夠觀測到的宇宙半徑為465億光年,遠遠比光走過的路程要多三倍多,由此可見宇宙膨脹的速度是比光速快的。

那麼宇宙膨脹的速度是否與愛因斯坦的相對論矛盾呢?實際上並不矛盾,因為愛因斯坦在該理論中談到的是宇宙中的物質,這其中並不包括整個宇宙在內。而且他還指出了,凡是擁有靜態質量的物體速度不可能達到光速,而地球上幾乎所有的物質都具有靜態質量,這也是人類無法實現光速飛行的原因。

那麼為什麼光速不及宇宙膨脹的速度快呢?起初科學家們也對此感到迷惑,因為人類任何關於宇宙起源的理論都建立在一定的假設基礎上,目前並沒有實際的證據來證明宇宙大**理論,因此很難解釋為什麼宇宙膨脹的速度遠比光速快。我們可以想象這樣的場景,在一個螞蟻洞口中分佈著多隻螞蟻,它們以一定的速度朝不同的方向運動,過了一段時間後螞蟻運動了一定的距離。

但如果這時候螞蟻運動的表面也在膨脹的話,那麼螞蟻實際上運動的距離是超過了原來的距離的。

後來有科學家提出了一種觀點,他認為宇宙的膨脹並非是簡單的向外擴張,它或許還包括了維度的擴張。在上個世紀初,天文學家哈勃就利用天文望遠鏡發現了在銀河系之外的許多星系都發生了紅移現象。具體的紅移現象這裡就不再闡述,感興趣的朋友可以上網搜一下,這種現象的出現說明了銀河系之外的星系都在不斷地遠離銀河系。

後來哈勃通過實驗計算出了哈勃常數h=67.80±0.77km/s/mpc,該常數說明了宇宙膨脹的速度要比光速快得多。

由此可見宇宙膨脹的速度確實比光速快很多,而且它還不違背相對論。目前科學家們還在研究關於宇宙膨脹的問題,隨著宇宙的膨脹,太陽系在宇宙中的位置會越來越邊緣化。到時候或許太陽系會位於宇宙的邊緣,到達宇宙邊緣對於未來人類來說可能是可以實現的。

16樓:奇點使者

相對論認為物體無法超光速,為什麼宇宙膨脹的速度卻超過了光速?

17樓:匿名使用者

長期以來,人類都認為光速是宇宙中最快的速度,但科學家在發現了宇宙不斷膨脹的現象之後,認為宇宙膨脹的速度要比光速快得多。

18樓:匿名使用者

因為宇宙大**是一種特殊**,和核彈**性質不同,前者是外作用力,產生空間,後者是內作用力在空間上產生幅射,空間比光幅射質量更小,前如果光質量為0那麼空間質量就是負數,所有的物質和能量都是宇宙空間之外無法想象的極端環境殘留在宇宙空間上的,宇宙好比水中的氣泡

19樓:

也許宇宙膨脹的速度只是人類的觀察錯誤的資料。

20樓:逛逛街輔導費

因為宇宙膨脹速度是會變化的。

21樓:油膩少年

可能是人類對宇宙膨脹的觀測有誤。

22樓:更優惠均均獲

因為宇宙膨脹並沒有被人們想到

23樓:靜靜小杰子

因為這也是人們沒有想象到的速度。

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