看板 Gossiping作者 fantasychese (林阿宅)標題 Re: [問卦] 有沒有超過光速的八卦?時間 Sun Sep 2 06:09:25 2012
※ 引述《Supergreen (Hi)》之銘言：
: 現在正在看Discovery
: 節目說大霹靂後100秒
: 宇宙就擴張到太陽系這麼大
: 十分鐘後就達到直徑數千光年
: 可是就相對論的認知
: 光速是最快的速度
: 但如果宇宙誕生後百秒就有太陽系這麼大
: 那起始擴張的速度不就遠大於光速
: 請問這樣要怎解釋呢?
其實第一篇saar板友的推文就是正解了
後面關於光速和相對論的討論雖然精采
但和原po的問題其實關聯不大
推 saar:科學人有出宇宙物理專輯 裡面有提到 這是對光速的誤會
科學人有解釋 所謂的光速是指"穿越空間"的速度
這樣懂了嗎?
科學人聚焦物理世界特刊 可以參考一下 不過有點難看懂就是
光速的限制是對"物質"做限制
物質穿越空間的速度無法超過光速 空間(宇宙)不是物質
所以空間的膨脹速度超過光速並不違反相對論08/31 20:42
剛好小弟我也有買那本科學人聚焦物理世界
就讓我來幫大家節錄一下內容吧
科學人裡有個很棒的比喻
想像你是一隻活在氣球表面上的螞蟻
氣球一吹 你和芽蟲之間的距離就越來越遠
但是你和芽蟲都沒有在氣球表面上移動
而你如果每天以相同的速度走去找芽蟲擠蜜 就要花上越來越長的時間
這個比喻可以看出幾個重點
1. 空間中的移動速度不等於物體的遠離速度
螞蟻和芽蟲都靜止的時候 距離還是可以越來越遠的
甚至如果氣球膨脹的夠快 即使螞蟻想走近芽蟲 還是會漸漸被拉遠
2. 空間中的每一個點都在膨脹 而不是從一個起始點放射狀的膨脹出去
對了這裡比喻用的是氣球表面的二維膨脹 不要跟氣球體積的三維膨脹搞混了
111222333
1
112
223
33
111222333
123 444555666
456 -> 4
445
556
66 大概是這種感覺吧 不知道有沒有比較好懂
789 444555666
777888999
7
778
889
99
777888999
3. 膨脹不需要額外的空間 氣球表面沒有其他表面 宇宙之外也沒有其他空間
另外雖然氣球是因為在三維空間中膨脹才使二維的表面跟著膨脹的
但根據廣義相對論 宇宙並不需要在四維空間中才可以膨脹 不過這跟原po的問題無關XD
4. 因為2. 在空間膨脹的情況下 物體的遠離速度和距離成正比
也就是距離越遠的物體分離的越快
v = Hd 其中比例常數H就是所謂的哈伯常數
這個哈伯"常數"其實是指在空間中不變 但在時間上是會逐漸變小的
也就是我們常聽到的宇宙加速膨脹
偷懶再把圖例簡化到一維吧
┌ 2 ┐┌ 4 ┐ ┌ 6 ┐┌ 12 ┐
1
2 3
4 5 6 7 8
9 -> 1112
223334
445
556667778889
99
所以 宇宙膨脹的速度 或者精確一點 宇宙膨脹造成物體遠離的速度
能不能超過光速？ 答案是可以的
螞蟻行走的速度雖然有極限 但我們只要對氣球大力一吹
螞蟻和芽蟲就會瞬間相隔十萬八千哩遠
當d夠大使得v=Hd超過光速 此時的d被稱為哈伯距離
而因為哈伯常數H會隨時間變小 哈伯距離也就隨時間增加
狹義相對論只限制了空間中的移動速度 沒有任何事物可以超過光速
而宇宙膨脹造成的遠離並不會產生矛盾
不管你氣球怎麼吹 氣球表面上的螞蟻終究是跑不過蟑螂的
科學人<<聚焦物理世界>>"你也誤會了大霹靂？"
這篇文章裡面還有很多精采並且破除迷思的內容
上面只節錄了有關原po的問題的部份
其他像是
答案是不會 首先粒子本身不會膨脹
而在小尺度下 粒子間的距離也不會變遠 因為粒子間有作用力拉住彼此
而膨脹本身並不會產生作用力 就像等速座標系沒有假想力
可以想像站在光滑的輸送帶上被人拉住 膨脹的空間就像腳下的輸送帶一樣不斷滑過
而實際上我們的宇宙正在加速膨脹
那就像加速座標系的假想力一樣 加速膨脹會產生一種類似"萬有斥力"的效果
這個力會和其他粒子間的作用力達到力平衡 把粒子結構稍微拉開一點
但不會無限制的遠離下去
除非這個加速膨脹本身也在加速 也就是說有加加速度
那麼這個"萬有斥力"就會一直增加 最後把宇宙中所有結構都拆開
就變成所謂的「大解體」(big rip)
以上是小弟我對於該篇文章內容的理解 有誤請不吝指正
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◆ From: 58.114.223.183
推 iecju520:恩 還不錯 應該可以再更好一點5F 09/02 06:25
推 vyjssm:恩 笨問題:螞蟻會不會跟著膨脹，所以兩隻螞蟻距離不會變11F 09/02 06:45
推 wholewing:我在想要不要跟上面的人一起玩"我早就知道了"....14F 09/02 06:45
推 SmonSo:我比較老實= = 我確實看不懂17F 09/02 06:51
推 realestate:我覺得解釋得不錯啊 用這種方式講解一般人也聽得懂19F 09/02 06:54
推 Xaymaca:那我問你 會不會宇宙是幾百億年膨脹 幾百億年收縮
也就是幾百億年做一次呼吸循環 如果這樣 我猜測
我們宇宙的位置 其實是在某智慧生物體的肺部20F 09/02 07:01
推 sillymon:這篇很淺顯易懂啊 肯好好看就懂了 幹嘛玩很難文章的梗...那膨脹時這生物吸氣進來怎麼沒有把宇宙吹得亂七八糟....23F 09/02 07:05
推 wholewing:因為這生物一呼一吸的時間對我們的宇宙來說就是一次生滅25F 09/02 07:08
推 Xaymaca:你吸氣時 也沒有把肺泡吸得亂七八糟啊26F 09/02 07:08
→ wholewing:所需的時間。大概它呼到一半才一千億年吧?27F 09/02 07:08
推 Xaymaca:從這角度來看 每一個銀河系 都又是一個小小的智慧體28F 09/02 07:10
推 kimfatt:可以問個白癡問題嗎? 如果空間一直在膨脹
那是不是X的濃度會越來越淡? 某空間所含的X (原子 能量)31F 09/02 07:24
推 Xaymaca:是的 照理來說是這樣 不過好像有一種神奇的暗物質33F 09/02 07:29
推 b24333666:並不會變淡吧 就像0.5公升的水在氣球裡就算吹在大還是有0.5公升的水34F 09/02 07:30
→ Xaymaca:用特別的含意 把某部份的盡量湊在一起36F 09/02 07:31
推 namdas:我只看懂556637F 09/02 08:06
推 Zodiac10:這篇已經很淺顯了，現在高一基礎物理要學宇宙學。
不斷膨脹造成宇宙中能量密度降低，背景輻射約在3K39F 09/02 08:23
推 enixdqm3:這種文章po在八卦版有點浪費了41F 09/02 08:44
推 qmaper:我難過~~~42F 09/02 08:53
推 verydisco:八卦板的水準不意外 你還是PO在phsic板比較實在
physic43F 09/02 09:02
推 memes:推這篇很清楚，連我都看懂了。46F 09/02 09:15
→ scores:推用光了....只好承認我不懂50F 09/02 09:25
推 paxie:嗯嗯 先洗澡，拜51F 09/02 09:32
推 K60258:原來如此 看八卦也能長知識 感謝58F 09/02 10:39
推 vcx7777:差不多就是我講的那樣61F 09/02 10:54
推 ByronX:看得懂耶 XD65F 09/02 11:56
推 sqr:不推不行 建議收錄68F 09/02 12:27
※ hatako:轉錄至某隱形看板 09/02 14:52
推 kawa0710:看八卦長知識, 用氣球舉例馬上就了解了76F 09/02 16:10
推 tongpakfu:給個推啦....八卦版需要有內容的文章77F 09/02 16:32
推 wolftin:要用弦理論才能解釋得清楚啦....... (誤)80F 09/03 04:33
推 kanas:...........可以去演big bang了83F 09/05 22:54
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