物质和能量都无法超过光速吗?宇宙曾经突破过光速,宇宙大爆炸
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你知道吗?光速曾经被宇宙突破过,这就是宇宙大爆炸事件。宇宙大爆炸理论是否成立我们并不能确定,只是根据目前对宇宙的理解和已知的证据进行的推测。为什么会认为是宇宙大爆炸而不是磨磨唧唧的膨胀呢?这其实与我们对宇宙的认知有关。
爱因斯坦曾建立过一个静态宇宙模型,他认为宇宙中的天体和空间的位置关系是恒定不变的,但这个模型并不能解释宇宙中的很多现象。直到哈勃发现了红移现象后,建立了动态的宇宙模型才完美解释了宇宙的状态。哈勃红移并不难理解,这是根据光的多普勒效应来判断的,当我们接收到恒星发出的光时,如果这颗恒星正在远离我们,那么光会在光谱上往红色区域移动,而如果恒星正在靠近我们,光在光谱上就会往蓝色区域移动,所以我们将这种现象称为哈勃红移现象。经过观测我们发现,几乎所有的星系都在远离我们,只有仙女座等少数星系在靠近我们,它们的光谱分析属于蓝移现象。
我们发现,星系的远离不仅没有停止,还在加速,这说明宇宙正在加速膨胀。仅凭哈勃红移现象我们仍无法确定宇宙诞生时的状态,不过好在还有宇宙微波背景辐射现象给我们提供了宇宙的年龄数据。利用宇宙微波背景辐射测算出宇宙的年龄为138亿年左右,而当科学家将宇宙膨胀和宇宙寿命代入计算后,得到的宇宙诞生时的体积让人惊讶,经过计算发现,宇宙诞生之初的体积比一颗原子还要小。在我们看来,宇宙从这么小的体积诞生,那动静不得是宇宙级别的超级大爆炸吗?
宇宙大爆炸算是一个名词,并不是一个形容词,所以宇宙大爆炸到底是砰的一声炸了,还是悄无声息地从起点大小开始膨胀,我们并不知情。不过很有意思的是,当时的膨胀速度一定是超过光速的。我们来分析下宇宙诞生时的情况,宇宙诞生之前,整个宇宙包括空间在内全部蜷缩在奇点之内,我们假设当时的宇宙奇点与现在的黑洞奇点并无什么分别,那么有一个无法理解的问题是,宇宙总质量产生的引力是极其恐怖的,黑洞都无法爆炸分解更不用说宇宙奇点了。黑洞奇点无法爆炸分解的原因并不是能量不够,而是能量爆发后的物质速度不够。
黑洞的事件视界是物质和能量逃逸速度的分界线,事件视界内的能量和物质必须超过光速才有机会逃逸,所以黑洞奇点可能会永久保持这个状态。而宇宙奇点发生爆炸或者说膨胀的原因,一定与爆发的初速度有关,只有在物质和能量超过光速的情况下,奇点才会分解。所以我们可以认为,宇宙诞生时,从奇点爆发的物质和能量确实超越了光速。
光速和能量无关,无论是你点蜡烛发出的微弱光芒,还是超新星爆发时发出的宇宙最强伽马射线暴,都无法突破光速,要知道伽马射线暴中一粒光子携带的能量是太阳光子的十几万倍以上,但光子的速度仍在限制在我们已知的光速上。这说明能量强弱与光速无关,所以宇宙诞生时的超光速现象并不是因为当时爆发的是最强能量,而是别的原因。
突破光速的原因可能与空间的密度有关,宇宙在奇点状态时,空间完全被压缩在奇点内,在宇宙诞生的同时,物质和能量的速度除了大爆炸的能量推动外,还有空间的膨胀速度加持。另外还有一个问题是时间,奇点状态下并没有时间的存在,奇点发生分解后才有了运动,才有了时间,也可以说在奇点发生爆发后的那一丢丢空隙,诞生的宇宙时空没有时间的参与,或者说时间的出现比空间的膨胀慢了半拍,导致宇宙膨胀的速度在理论上突破了光速。也正是这个原因,宇宙诞生了,否则按照现在的物理特性,奇点中的物质和能量将无法逃逸,更加无法发生宇宙大爆炸了。
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