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兩個星系之間的退行速度會超過光速嗎?

對這個問題的一個簡短、可能令人驚訝的回答是肯定的。

哈勃常數可測量現今宇宙的膨脹速度,其測得值為每百萬秒差距70 km/s(秒差距就是一個天文學使用的長度單位,1秒差距約等于3.26光年,百萬秒差距就是1000000秒差距)。這意味著平均而言,兩個星系的距離每相隔百萬秒差距,它們遠離彼此的速度就為70 km/s。因此,要以光速遠離彼此,兩個星系需要相隔的距離大約為43億秒差距(約140億光年)。這要小于可觀測宇宙的半徑(約460億光年),因此宇宙中不僅有星系以超光速遠離我們而去,而且我們仍然可以看得到它們!

哈勃深空場拍攝到早期的宇宙

這就引發(fā)了另外兩個問題:

1,如果一個星系以比光速更快的速度遠離我們而去,為什么我們依然還能看到它?

2,兩物體運動速度比光速快,這是否違反了相對論?

第一個問題的答案是遙遠星系于現在發(fā)出的光線永遠也不會到達我們這里,所以我們永遠不會知道它現在的樣子。這是因為它如今遠離我們而去的速度比光速快,所以它現在發(fā)射出的光其速度無法追上星系的退行速度,因此是無法到達我們這里。

然而,遙遠星系在數十或上百億年前發(fā)出的光是能夠讓我們看見,因為那時宇宙較?。ㄒ烙钪嬉恢痹谂蛎?,而且現在還在加速膨脹),而星系遠離我們銀河系的速度還沒有那么快。換言之,我們現在所看到的那些星系都是它們數十或上百億年前的樣子。

第二個問題很有趣,也令很多人相當困惑。相對論確實指出沒有什么東西能超過光速,然而這是指傳統(tǒng)意義上的運動,這意味著無法發(fā)射一艘宇宙飛船,使它以超光速穿越茫茫宇宙空間。

我們所討論的兩個星系并非穿越空間,而是它們之間的空間不斷膨脹?;蛘邠Q句話說,星系是靜止的,而其周圍的所有空間被拉伸。這就是為什么它不違反相對論,因為這不是傳統(tǒng)意義上的運動。

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