光速并非極限 竟然不是宇宙中最快的速度?
一般以為,光速是宇宙中最大的速度,物體一旦超越光速就會發(fā)生很奇特的事情,但是,據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn),光速可能并非速度中的極限,宇宙可能存在著更大的速度。
光速常常被稱為宇宙的速度極限,但并不是所有的事物都遵循這個規(guī)則,事實(shí)上空間本身就能夠以比光速更快的速度擴(kuò)大?;厮?38億年前宇宙大爆炸的那一瞬間,在不到一秒鐘的時間內(nèi),宇宙以驚人的速度膨脹,目前我們的宇宙已經(jīng)發(fā)展到不可估量的規(guī)模,我們可能永遠(yuǎn)無法觀測到它的另一面。如果說光速是宇宙中的速度上限,那么光子將抵達(dá)宇宙的任何一個角落,可事實(shí)上我們觀測遙遠(yuǎn)天體的光都來自過去,因此空間膨脹的速度比光子要快。
宇宙在不斷膨脹的過程中也出現(xiàn)了速度減緩的現(xiàn)象,我們可以通過觀測遙遠(yuǎn)天體的星光來尋找證據(jù)。一顆數(shù)億光年外恒星發(fā)出的光子在穿過宇宙空間時也會因?yàn)榭臻g膨脹而失去能量,一旦光子抵達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡,就可以通過紅移公式計算出遙遠(yuǎn)天體與我們的距離。紅移現(xiàn)象讓我們觀測到遙遠(yuǎn)的星系、恒星,因?yàn)樗鼈兇嬖谟谶b遠(yuǎn)的過去,但我們無法看到宇宙歷史中的所有事件。
這是因?yàn)槲覀兊挠钪嫣幱诓粩嗯蛎浿校?929年埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的星系似乎正遠(yuǎn)離我們而去,由此得出了哈勃體積的概念。在哈勃體積這個球形氣泡所“包圍”的區(qū)域內(nèi),所有的物體都會遠(yuǎn)離中央觀察者,且速度會低于光速;與此相對應(yīng)的是哈勃體積之外所有物體遠(yuǎn)離中心的速度會超過光速。該結(jié)論也是相對論的魔力所在,為我們打開了超光速太空旅行的大門。
廣義相對論作為描述時空本身結(jié)構(gòu)的理論,其沒有慣性參照系,光速作為速度的限制是不適用的,因此在哈勃體積之外星系的遠(yuǎn)離速度比光速更快,但星系本身卻不違反任何宇宙速度的限制。
由哈勃體積可推出一個驚人的結(jié)論,嚴(yán)格地說我們觀測的宇宙像是粒子視界,可觀測的宇宙直徑約為930億光年。事實(shí)上,哈勃體積還與暗能量有關(guān),后者決定了宇宙是否正在加速或者減速,如果哈勃體積膨脹,那么我們就可以看到更多可觀測的宇宙。
那么結(jié)果是這樣嗎?因?yàn)橛钪媾蛎浀乃俣瘸搅斯馑伲蚨?,我們所能觀測到的宇宙面積其實(shí)是一直減?。?/p>