宇宙膨脹速度超過光速,為什麼我們還能拍攝遙遠的天體?

2022年08月17日18:24:29 科學 1712

根據宇宙大爆炸理論的詮釋,宇宙膨脹速度在大尺度上確實是超光速了。

不過空間的膨脹速度並不受限於狹義相對論的光速限制,因為空間在膨脹的過程中並沒有傳遞任何信息,空間僅僅是物質運動的背景罷了,當然也是光飛行的背景。

理論上講,既然光在超光速膨脹的空間里飛行,意味着光永遠到達不了地球,但為何我們還能看到遙遠天體發出的光呢?

在大尺度上(通常是星系之間的距離),空間的膨脹速度確實超光速了,不過在局部小範圍內,空間的膨脹一點也不明顯。如果連生活在地球上的我們都能感覺到空間在膨脹,那就太可怕了!

對於地球,太陽系,甚至銀河系來講,都很難直觀地觀測到空間的膨脹。因為正如上文所說,空間膨脹實際上是不同星系之間的空間膨脹,表現出來的就是星系之間在加速遠離彼此。

宇宙膨脹速度超過光速,為什麼我們還能拍攝遙遠的天體? - 天天要聞

從宏觀上來看,就像一個不斷膨脹的氣球,氣球上的每個點之間的距離在逐漸變大,不過距離相近的兩個點距離增加的速度非常不明顯,而距離較遠的兩個點之間的距離增加速度越更明顯。也就是說,兩個點距離越遠,膨脹速度就會越大。

這也是著名的「哈勃定律」,是美國天文學家哈勃在20世紀20年代發現的。

宇宙膨脹速度超過光速,為什麼我們還能拍攝遙遠的天體? - 天天要聞

哈勃發現,星系之間遠離彼此的速度,與兩者之間的距離成正比,公式表達就是υ=H0D。哈勃定律的發現也成為了宇宙大爆炸理論的有力證據之一。

根據哈勃定律可以計算得出,空間的距離每增加326萬光年,膨脹速度就會增加大約75千米每秒。只有膨脹速度超過光速,天體發出的光才不會到達地球。

宇宙膨脹速度超過光速,為什麼我們還能拍攝遙遠的天體? - 天天要聞

那麼多遠的天體發出的光,永遠到達不了地球呢?

通過計算,這個距離大約為133億光年。言外之意,133億光年之外的空間膨脹速度超過光速,那裡的天體發出的光永遠也不能到達地球被我們看到。對於我們來講,那些天體就是不存在的,也是沒有意義的,因為那裡發生的一切都不會對我們有任何影響(信息的傳遞速度也是光速)。

宇宙膨脹速度超過光速,為什麼我們還能拍攝遙遠的天體? - 天天要聞

而距離地球133億光年的天體發出的光,並不是需要133億年就能達到地球,因為空間一直在膨脹,相當於光線飛行的距離被拉長了,經過計算,需要大約465億年才能到達地球。

465億年也是可觀測宇宙的半徑,以地球為中心!而由於宇宙存在各向同性,所以不管以任何天體為中心測量可觀測宇宙半徑,最後的結果都是465億光年!

科學分類資訊推薦

剛剛,歌手周深緊急發聲! - 天天要聞

剛剛,歌手周深緊急發聲!

來源:【貴州廣播電視台-動靜新聞】中央氣象台18時發佈沙塵暴藍色預警:受冷空氣大風影響,預計5月3日20時至4日20時,新疆南部和東部、內蒙古西部、青海北部和東部、甘肅大部、寧夏、陝西北部等地的部分地區有揚沙或浮塵天氣,其中,新疆南部、內蒙
數學家發現了一種解決代數最古老的難題的新方法 - 天天要聞

數學家發現了一種解決代數最古老的難題的新方法

新南威爾士大學悉尼分校的一位數學家發現了一種解決代數最古老的挑戰的新方法——求解高等多項式方程。多項式是涉及一個變量的冪方程,例如二次多項式:1+ 4x -- 3x2= 0 的這些方程式是數學和科學的基礎,它們在數學和科學中具有廣泛的應用,
科學家也有辦公室政治,本想攜手創業,沒想到屢屢被騙……丨葉檀回信 - 天天要聞

科學家也有辦公室政治,本想攜手創業,沒想到屢屢被騙……丨葉檀回信

長期徵集日子很難,生活不容易,每個人都有自己的苦,有苦說不出的感覺,受苦的人最懂。和吃苦相比,有苦難言,無人問津,可能比苦本身還難受。重生之後,葉檀老師變了很多,變得能吃苦,吃自己的苦,吃別人的苦。她說,有苦我們一起分擔。每周六,葉檀老師都會親自回復,並在公眾號上發出,有苦難言的朋友,如果你也想和葉...
空氣炸鍋里的紙,真的勸你別亂買! - 天天要聞

空氣炸鍋里的紙,真的勸你別亂買!

硅油紙是空氣炸鍋的「神仙搭子」,更是懶人的超級福音,用完直接一扔,刷碗都省了。那麼,硅油紙到底是什麼紙?我們買的硅油紙,真的安全嗎?硅油紙到底是什麼紙?硅油紙是一種由原生紙漿、淋膜層和食品級硅油層構成的食品接觸用紙。
洪緯讀《製造三文魚》 | 毒素纏身的水生雞 - 天天要聞

洪緯讀《製造三文魚》 | 毒素纏身的水生雞

《製造三文魚:海洋生態危機與經濟不平等》,[挪]西蒙·塞特爾 、[挪]謝蒂爾·厄斯特利著,梁友平、李菁菁譯,中國工人出版社2025年2月出版,420頁,88.00元三文魚因鮮嫩的紅色肉質和富含優質的Omega-3脂肪酸,備受食客喜愛,被譽為高顏值的健康食材。不過,我不確信的是,讀完《製造三文魚》之後,還有多少讀者能毫無顧慮...
美國人抽血做成的救命葯,中國現在靠大米就能生產? - 天天要聞

美國人抽血做成的救命葯,中國現在靠大米就能生產?

繼去年的空氣造澱粉之後,這段時間我在網上就看見個更逆天的:武漢有一家公司實現了從稻米里生產人血......「稻米」,「生產」,「人血」,每個字都能看懂,連起來一讀差評君我是真納悶了,這還是中文嗎?再一看,好好好,這居然還是人民日報發佈的......由於這些關鍵詞太過魔幻,差評君我這不得不連夜查資料調查一番,看看...
中國交付全球最大「人造太陽」重要部件 - 天天要聞

中國交付全球最大「人造太陽」重要部件

近日,全球最大「人造太陽」國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃磁體饋線採購包項目迎來關鍵節點,其最後一套校正場線圈內饋線部件在合肥竣工,並交付起運位於法國的ITER現場。這標誌着ITER磁體饋線系統中所有超大部件的研製順利完成。ITER磁體饋線系統由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所研製,被稱為ITER磁體系...
張振豐調研溫州學研究聯合會 構建中國學視野下的溫州學研究體系 - 天天要聞

張振豐調研溫州學研究聯合會 構建中國學視野下的溫州學研究體系

4月13日,副省長、市委書記張振豐在溫州學研究聯合會調研時強調,要深入學習貫徹習近平文化思想和習近平總書記考察浙江重要講話精神,堅持「立足溫州、研究溫州、服務溫州」,深化時間維度、放大空間維度,貫通歷史研究溫州、跳出溫州研究溫州,努力打造溫州建設高水平文化強市的重要窗口、具有全國影響力的地方學術研究的...