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宇宙大爆炸至少在兩個時間段是超光速膨脹的。 一個是在大爆炸剛開始第一秒之前，發(fā)生了一次暴漲，這個暴漲超過了光速很多倍；一個是現(xiàn)在，根據(jù)測得的哈勃常數(shù)值，宇宙膨脹還是超過光速3倍多。 至于這兩個時間段的中間宇宙膨脹有多快，還有沒有過暴漲階段，目前尚無定論。 這兩個膨脹都是有翔實的科學(xué)觀測數(shù)據(jù)或者數(shù)理邏輯建模的，不是隨便說說的。正因為宇宙超光速膨脹，我們138.2億年的宇宙年齡，可觀測直徑才會達(dá)到930億光年。 我們宇宙還有一個不可觀測宇宙，這個不可觀測宇宙有多大，目前科學(xué)界還無法給出答案。 宇宙大爆炸學(xué)說經(jīng)歷了100多年的討論，理論體系日趨成熟，且有越來越多觀測證據(jù)實驗數(shù)據(jù)支撐，而且這個理論可以完美的與各種宇宙現(xiàn)象相契合。 由此大爆炸宇宙論是目前解釋宇宙運行狀態(tài)最好的理論，已經(jīng)成為科學(xué)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)宇宙理論。 科學(xué)家每個發(fā)現(xiàn)或者理論出臺，都不是隨便說說，而是有大量翔實的數(shù)理邏輯論證或者觀測數(shù)據(jù)支撐。現(xiàn)在有一些人莫名其妙的否定大爆炸理論，這些人對相關(guān)專業(yè)知識一知半解甚至毫無認(rèn)知，僅靠拍拍腦袋就隨便否定科學(xué)界的一些重大發(fā)現(xiàn)和理論。這種人最典型的表現(xiàn)就是不尊重科學(xué)，甚至反智反科學(xué)。 那么為什么宇宙膨脹超過光速，我們看到的星空卻千年不變呢？就來和愿意接受科學(xué)知識的人討論一下這個問題。 前面說了宇宙膨脹經(jīng)歷了一次暴漲，這就是大爆炸剛開始10^-36 秒~10^-32秒之間的暴漲期。也就是從宇宙大爆炸開始后的0.000000000000000000000000000000000001秒開始，到0.00000000000000000000000000000001結(jié)束，就在這么連“一瞬”都談不上的時間里，宇宙經(jīng)歷了2^100次加速，已經(jīng)達(dá)到原先尺寸的10^30倍。這是一個怎樣驚人的暴漲？要比光速快多少倍？數(shù)學(xué)好的可以算一算，如果先前宇宙為1毫米的話，經(jīng)過這個暴漲到了多大？當(dāng)然暴漲前的宇宙有多大，科學(xué)界尚無結(jié)論。 但這個暴漲我們只能意會，卻看不見。因為宇宙過了30萬年才發(fā)出第一縷光，這30多萬年宇宙膨脹大了多少，還無法知道。這是宇宙第一個視界，即過去視界，是第一段不可觀測宇宙，這個視界內(nèi)的情況目前還無法弄清。 現(xiàn)在的宇宙還在以超光速膨脹，這是科學(xué)界測得的哈勃常數(shù)認(rèn)定的。 哈勃常數(shù)就是根據(jù)哈勃定律測量出來的宇宙膨脹速率值。2013年歐洲航天局宣布了普朗克衛(wèi)星測量結(jié)果，當(dāng)時最新的哈勃常數(shù)值為67.80±0.77(km/s)/Mpc。 這個數(shù)值的含義就是宇宙中的星系離開我們的速度，每遠(yuǎn)326萬光年（百萬秒差距），就每秒增加67.8公里，正負(fù)誤差為0.77公里。這個數(shù)據(jù)根據(jù)距離而平均遞增，這樣可以算出我們可觀測宇宙半徑465億光年遠(yuǎn)的星系，離開我們的速度就達(dá)到了每秒96.7萬公里，是光速的3倍多。 這個結(jié)果是基于宇宙觀測證明，宇宙膨脹是各向同性，均勻膨脹。 所謂宇宙膨脹各向同性和均勻膨脹，就是說不管從哪個方向看，遠(yuǎn)方同距離星系都是以同樣的速度離開我們，而且越近越慢越遠(yuǎn)越快呈現(xiàn)均勻增速膨脹。 這就說明我們宇宙沒有中心，就像一個氣球（簡單比喻，實際比這復(fù)雜很多），氣球小時，所有星系擠在一起，隨著不斷膨脹，各自星系都在互相分開，互相遠(yuǎn)離，越遠(yuǎn)的離開得就越快。 我曾經(jīng)用插竹竿來比喻宇宙膨脹速度的疊加。每隔1米插一根竹竿，插100根竹竿，最近的那根竹竿距離我們有1米，最遠(yuǎn)的那根就距離我們100米。宇宙膨脹就是每根竹竿都互相同時分開，每根加大1米距離，距離我們最近的那根竹竿就距離我們有2米，而最遠(yuǎn)的那根竹竿距離我們就有200米了。 宇宙膨脹就速度就是這樣計算的。哈勃常數(shù)測量宇宙的竹竿為326萬光年1根，465億光年就需要插14263.8根竹竿，每根之間每秒加大67.8公里，距離我們最遠(yuǎn)的那根就達(dá)到每秒96.7萬公里了，光速每秒為30萬公里，達(dá)到了光速3.22倍了。 這又牽涉除了宇宙年齡問題，這不屬于本文討論的范圍，就此打住。 上述宇宙膨脹速度說明，所謂宇宙超光速膨脹是指宇宙整體膨脹超過了光速，也就是宇宙這個“氣球”表面整體膨脹疊加超過了光速，并不是每個星系相互離開超過了光速。這樣我們就可以根據(jù)哈勃常數(shù)，很簡單的算出每1光年的膨脹速度為：每秒只有20厘米左右。 而我們?nèi)庋勰軌蚩吹降穆旌阈?，最遠(yuǎn)的幾千光年，最近的4光年。絕大多數(shù)恒星距離我們都在一二百光年左右。 北斗七星距離我們多數(shù)都在七八十光年，最遠(yuǎn)的124光年，平均距離約87光年。根據(jù)哈勃常數(shù)，這個距離膨脹速度為每秒17.4米，每年就是約55萬公里。1光年距離為9.46萬億公里，按照每年膨脹速度為55萬公里計算，需要約1720萬年才移動1光年。 這就是說要1720萬年北斗七星的移動變化在我們看來才有1/87，這種移動憑我們的肉眼在短期內(nèi)或者幾千年內(nèi)能夠看出來嗎？ 當(dāng)然實際上恒星的移動并不只是宇宙膨脹的移動，尤其近距離恒星或者星系，主要還是引力和運行規(guī)律導(dǎo)致變化，實際上比膨脹帶來的變化大得多。所以北斗七星的形狀在10萬年間就會有較大變化。這個問題在過去有過闡述，有興趣者可以前往查看。 所以我們要正確理解宇宙整體膨脹和宇宙尺度近距離星系恒星變化的關(guān)系，這樣才能夠更好的理解大爆炸理論。另外還需要說明的是，宇宙膨脹是空間的膨脹，這個速度不受光速藩籬限制，并沒有影響?yīng)M義相對論光速是宇宙中最高速度、凡具有靜止質(zhì)量的物質(zhì)都無法達(dá)到光速的結(jié)論。
前面說過宇宙有一個過去視界，我們觀測不到；現(xiàn)在宇宙依然高速膨脹，必然導(dǎo)致有一些最遙遠(yuǎn)星系的星光永遠(yuǎn)傳不到我們的視線，也就是說有一部分宇宙永遠(yuǎn)不會被我們觀測到。這就是所謂宇宙的未來視界。 過去視界和未來視界組成了不可觀測宇宙，這個不可觀測宇宙我們無法知道有多大，所以整個宇宙到底有多大，目前還蒙在鼓里。 但有一點是肯定的，這個宇宙是動態(tài)的，是有限的，這個結(jié)論自從相對論出世和發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹以來就確定了，這個結(jié)論是以否定經(jīng)典靜態(tài)無限宇宙論為前提的。 |
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