奧推網

選單
歷史

光速,宇宙中最快的速度,那它到達宇宙邊緣需要多久呢?

宇宙中的任何事物如果要在太空中穿梭都需要一定的時間。即使是用光速——我們所知道的最快的速度——前行,由於太陽系的廣闊性,由太陽散發出的光依然需要超過八分鐘才能到達地球。但是即使是最快的事物,怎麼能對抗人類可以想象到的最遙遠的地點呢?回答這類問題就是Unveiled產生的意義。如今我們在回答的是另一個特別的問題:光到達宇宙的邊緣需要多長時間?你對宇宙的事實著迷嗎?你是否保持著綿延不斷的好奇?

光速不僅僅是我們所知道的宇宙中最快的速度——它也是通用速度的極限。根據愛因斯坦的方程式,物質不能超過光速。速度極限可以精確到每秒299,792,458米(或者每秒約186,000英里),正因為如此,我們的太空旅行受到了嚴重的限制。即使以光速的99%(物質可以達到的最高速)前行,要到達遙遠的星系依舊需要數年或數十年。科學,特別是量子物理學,確實提供了一些潛在的解決方法……量子糾纏似乎繞過了光速,因為兩個粒子似乎可以立即在遙遠的距離上進行通訊。但是其中仍有許多未知,並且一些研究人員認為,量子糾纏並沒有真正地打破光速,因為奇怪的是,糾纏粒子之間並沒有傳遞真實的資訊。

所以今天我們將在更傳統的光速理解中展開。光速已定,但宇宙的大小絕不是靜態的。回到20世紀90年代,科學家對於發現宇宙正在膨脹而感到震驚。他們觀察到,到達地球的星系光被紅移了,這意味著它們正在高速遠離我們。最近哈勃望遠鏡的測量結果讓這個問題變得更加撲朔迷離,研究表明,宇宙不僅肯定在膨脹,而且它的膨脹速度也在加快。不僅如此,它的擴張速度也比之前認為的要快的多。事實上,如今的研究甚至表明,我們可能需要全新的物理學來幫助我們理解宇宙的這種表現。

然而,就今天的問題,問題在於:如果宇宙一直在膨脹中,那麼它的邊緣在哪裡呢?讓我們從可觀測的宇宙開始,因為根據定義,它有一個可定義的邊緣。從宇宙大爆炸到距今為止約為140億年,在如此長的時間中,只有光可以穿越浩瀚的星空到達我們這裡。在考慮宇宙以恆定速率膨脹的過程中,光開始朝著我們的方向旅行,我們能觀測到的最遠的星體為可觀測宇宙的邊緣,約為距離地球470億光年的距離。所以如果我們僅僅是想要知道光從可觀測宇宙的邊緣到達地球需多長時間,那麼答案就是470億年,這同樣也是目前人類所已知的最遠的光到達地球的時間。

可是,問題是可觀測宇宙的邊緣並不是整個宇宙的邊緣。我們知道宇宙還有大量的空間是我們目前無法觀測的,而這只是因為光沒有足夠的時間旅行到達地球。所以,到底宇宙的邊緣在哪裡呢?這個問題由於各種各樣的原因,回答這個問題比這個問題看起來要複雜得多。在各種原因中,佔主要地位的是,我們甚至不知道我們的宇宙是否有邊緣。當我們站在地球上仰望星空時,那感覺像是全宇宙的光都向著我們湧來,而我們就處在這整個宇宙的正中心。

可是,這僅僅是一個假象,因為如果你可以被傳送到這個宇宙的邊緣或者任何的一個角落,你還是會以相同的方式發覺你所處的位置會是這個宇宙的正中心。天體物理學家保羅·薩特(Paul Sutter)用螞蟻在沙灘球上爬行的類比來解釋宇宙的形狀。螞蟻是星系,沙灘球是宇宙,當充滿空氣時宇宙是膨脹的。沙灘球是圓形的,沒有邊緣也沒有中心,因為球的表面本身就是宇宙。這取決於你是否贊同多元宇宙的理論,這個宇宙的邊緣很可能是存在於另一個維度。。。但是就目前人類所知道的,或者人類所預計的,這個宇宙可能沒有邊緣或者甚至根本不需要邊緣。但是,即使真的有邊緣,那麼如果從地球上發射一束光,光又會在何時才能抵達宇宙的邊緣呢?答案顯而易見,永遠不會。

這是因為宇宙膨脹的速度已經非常快了,甚至超過了光速。如果宇宙有邊界的話,那麼它正以超過光速的速度離我們遠去,因此隨著光的靠近,它也會膨脹得越來越遠。宇宙中的物質不能超過光速,但宇宙本身卻似乎能做到!那麼在宇宙中,想要到達邊界唯一可行的方式是以超光速旅行,這對於光而言自然是不可能的。但等等!這不正意味著顯而易見的宇宙速度限制被打破了嗎?答案是肯定的也是否定的。

宇宙似乎正透過本身的膨脹打破明顯堅不可摧的規則,但在任何時候,物質本身的傳播速度都無法超過光速——只有它周圍的空間能做到。物質之間的空隙根本不遵循相同的規則,因此不受到限制。有關使用蟲洞穿越太空的精心設計的理論本質上遵循相同的邏輯,只是方向反了過來——蟲洞旅行者的速度不會超過光速,他們只是透過壓縮來縮短了空間中兩點的距離。在這樣的情況下,任何兩點之間的空間總是不可避免地擴大。再把這個想法顛倒過來,這不僅意味著光永遠不會到達宇宙邊緣,而且來自宇宙邊緣的光也永遠不會來到我們這裡。

整個星系裡充滿了恆星和行星,但受到光速的普遍限制,它們永遠在我們的視野之外。宇宙裡總有大片的區域我們永遠觸不可及——甚至可能遠比我們迄今為止所知的一切更為廣闊。據我們所知,“外面”一直存在著外星生命……但我們彼此之間相距太過遙遠,無法交流甚至不知道彼此的存在。如果我們只說“可見宇宙”,那麼來自任何地方的光到達宇宙邊緣大約需要470億年。如果我們談論的是“整個宇宙”,那麼我們可能永遠無法確定需要多久。宇宙的邊緣很可能永遠是一個未解之謎……因為,除非我們有朝一日能夠利用宇宙本身用來繞過宇宙速度限制的相同的宇宙技巧,否則任何事物——甚至光——都不會離我們更近!這就是光到達宇宙邊緣需要多久。

by:阿丹,wei,ET外星人