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  • 1 # 火星一號

    這裡先要明確一點,從本質上來講,宇宙膨脹不是宇宙把其中的物質推入宇宙之外的空間中,而是宇宙之中的空間自身在不斷擴張、膨脹,宇宙本身包含所有空間。至於宇宙的膨脹速度有多快,這要看是在什麼時候,以及在什麼尺度下。

    首先,在宇宙形成之後10^-35秒,宇宙開啟了持續僅10^-33秒的暴脹模式,空間急速擴張,使得宇宙的體積在暴脹結束後變為原來的10^78倍。我們可以從另外一個角度來考慮暴脹的速度,如果宇宙的半徑最初是1米,那麼,在經歷10^-33秒的暴脹之後,宇宙的半徑擴張為10^26米,相當於100億億億米,或者大約105.7億光年。可以看到,此時空間的擴張速度遠遠快於光速。不過,這並沒有違背狹義相對論,因為相對論限制物體在局域參照系中不能超光速,而這裡是空間自身增多所致。

    此後,由於物質的引力作用,空間膨脹速率逐漸降低。到了宇宙大爆炸之後90億年,神秘的暗能量開始主宰宇宙,推動空間加速膨脹。到了138億年後的今天,可觀測宇宙的半徑已經擴張到了465億光年。如果從這個角度來看,在宇宙的過往歷史中,宇宙整體的膨脹速度比光速還快。但仍然需要指出的是,這是由空間本身增多所導致的,而非物體相對於背景空間超過了光速。

    另一方面,宇宙空間的膨脹其實比較均勻,可以說是各向同性的。這就導致如果尺度越小,空間在單位時間內增多得越少,所以膨脹速率也越低。有一個引數可以衡量空間膨脹速率,那就是哈勃常數,目前的大小約為70千米/秒/326萬光年,它表示距離每多出326萬光年,由空間膨脹導致星系的遠離速度就會增加70千米/秒。

  • 2 # 拉拉酋長

    科學家們認為宇宙有一個起點,也就是大家常常提起的奇點,而宇宙的形成源自於奇點的爆炸,也就是宇宙大爆炸,在宇宙大爆炸之後,宇宙經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了我們現在所看到的宇宙。

    有關於宇宙的大小,據科學家們的說法就是直徑達到920億光年,半徑453.4億光年。而實際上我們人類最先進的天文望遠鏡所能夠觀測到的,最遠的距離約為150億~200億光年,而科學家們透過對宇宙的觀測(主要還是對遙遠星系的金屬丰度的觀測),得知了宇宙的年齡大約在138年左右,也即是說宇宙大爆炸發生在138億年前。

    可是問題來了,通常的科學家們都認為光速是這個宇宙間最快的速度,如果宇宙的誕生是在138億年前的話,那麼宇宙的直徑也應該是138億光年吧,為什麼會是920光年呢?而且,科學家們也認可了宇宙的膨脹速度等同於光速,不是嗎?難道說宇宙膨脹的速度遠超光速嗎?

    科學家們給出的解釋是:宇宙的膨脹,其實是點與點之間的互相退行,所導致的距離增大,並不是真正意義上的速度,只是空間度規隨著時間變化發生的膨脹。同時也可以根據退行速度(72公里/秒*百萬秒距,百萬秒距即326萬光年)來進行計算。

    當然,關於宇宙的膨脹速度,科學家們還認為在宇宙大爆炸之初,宇宙膨脹的速度是光速的平方,直到中子和質子出現後,原子也出現的10億年後,宇宙才以光速膨脹著,一直到今天。

    相關的實驗顯示,質子的半衰期約為10^34年,這也就意味著所有的原子核都會逐漸衰變,到了10^40年後,宇宙將會僅剩黑洞,10^100年後,黑洞將在宇宙中蒸發殆盡,宇宙完全終結,由膨脹轉變為坍縮,宇宙將會回到一切時間與空間的源頭,然後…

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