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※ 本文為 npc 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2012-09-10 12:51:32
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08/31 20:42
→ saar:科學人有解釋 所謂的光速是指"穿越空間"的速度
→ saar:這樣懂了嗎?
推 saar: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
→ saar:光速的限制是對"物質"做限制
推 saar:物質穿越空間的速度無法超過光速 空間(宇宙)不是物質
→ saar:所以空間的膨脹速度超過光速並不違反相對論

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
            111222333
            111222333
   123      444555666
   456  ->  444555666  大概是這種感覺吧 不知道有沒有比較好懂
   789      444555666
            777888999
            777888999
            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  ->  111222333444555666777888999

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
→ CHRISTINAYEN:我們存在在宇宙裡,不會同步膨脹嘛?
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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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 58.114.223.183
推 SoSo5566:恩，跟我想的一樣1F 09/02 06:12
推 ccps0711:恩恩 還OK2F 09/02 06:14
推 mopepe5566:嗯嗯,就是這樣3F 09/02 06:17
推 ggyymo5566:恩恩 把我想的都說出來了4F 09/02 06:23
推 iecju520:恩 還不錯 應該可以再更好一點5F 09/02 06:25
推 Sipaloy5566:還不錯，你既然說了我就不用再解釋了..6F 09/02 06:25
推 QUIBECK:恩 大致上有抓到重點7F 09/02 06:26
推 Maziger:嗯 差不多是這樣8F 09/02 06:26
推 a7957119:恩,跟我想說得差不多9F 09/02 06:31
推 jlik12385:我早就知道了10F 09/02 06:38
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 peipeiLin:差不多啦！意思有到就好12F 09/02 06:45
推 atxp4869:以上幾樓是鍵盤物理學家XD13F 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 ucsken1980:窩中穩不太好 剛好尼用中穩替窩解釋了15F 09/02 06:46
推 ilace5566:國中不就有教了  某年基測題目也有16F 09/02 06:51
推 SmonSo:我比較老實= = 我確實看不懂17F 09/02 06:51
推 lin793156:我打字比較慢,本來要回文的被搶走了18F 09/02 06:53
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20F 09/02 07:01
→ Xaymaca:也就是幾百億年做一次呼吸循環   如果這樣   我猜測
→ Xaymaca:我們宇宙的位置   其實是在某智慧生物體的肺部
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...23F 09/02 07:05
→ sillymon:那膨脹時這生物吸氣進來怎麼沒有把宇宙吹得亂七八糟....
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
→ sillymon:你慢慢幻想吧....29F 09/02 07:13
推 overactive:明明就看不懂的人一堆XDD30F 09/02 07:19
推 kimfatt:可以問個白癡問題嗎? 如果空間一直在膨脹31F 09/02 07:24
→ kimfatt:那是不是X的濃度會越來越淡? 某空間所含的X (原子 能量)
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34F 09/02 07:30
→ b24333666:有0.5公升的水
→ 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 zealeliot:推38F 09/02 08:18
推 Zodiac10:這篇已經很淺顯了，現在高一基礎物理要學宇宙學。39F 09/02 08:23
→ Zodiac10:不斷膨脹造成宇宙中能量密度降低，背景輻射約在3K
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43F 09/02 09:02
→ verydisco:                             physic
→ dragonsoul:樓上證明了八卦板的水準45F 09/02 09:07
推 memes:推這篇很清楚，連我都看懂了。46F 09/02 09:15
推 hank11235813:恩 跟我想的一樣47F 09/02 09:16
推 ckuforever:這不是自己想想就知道的嗎...48F 09/02 09:19
推 babyshop:很好跟我想的一樣49F 09/02 09:24
→ 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 luxylu:好文推52F 09/02 09:33
推 Athanasius:快推  不然讓人以為我看不懂53F 09/02 09:54
推 otaku5566:略懂 XD54F 09/02 10:01
推 xoyster:嗯  跟我瞭解的一樣55F 09/02 10:01
推 e2167471:推56F 09/02 10:09
推 foreigner00:簡單說，群速度不能超過光速，相速度可以，結案57F 09/02 10:35
推 K60258:原來如此 看八卦也能長知識 感謝58F 09/02 10:39
推 valepiy:好好玩59F 09/02 10:46
推 evilvens:推60F 09/02 10:51
推 vcx7777:差不多就是我講的那樣61F 09/02 10:54
推 thumbe70367:瞭解了!上八卦長知識~62F 09/02 11:03
推 vermilion:好厲害63F 09/02 11:11
推 pths40:厲害!64F 09/02 11:46
推 ByronX:看得懂耶 XD65F 09/02 11:56
推 alphabeat:物理系幫推!66F 09/02 11:59
推 sherry5227:恩  我要去吃午餐了67F 09/02 12:05
推 sqr:不推不行 建議收錄68F 09/02 12:27
推 kshtainan:69F 09/02 12:35
推 kuochieh:嗯嗯 了解70F 09/02 12:51
推 hank61204:推71F 09/02 13:27
推 linsmile:被你先po了~...\72F 09/02 13:29
推 Baumgartner:簡單明瞭73F 09/02 13:43
推 jacklin2002:好厲害，懂是一回事，理解後又能說給別人懂更是一回事74F 09/02 14:37
※ hatako:轉錄至某隱形看板                                         09/02 14:52
推 a58461351:恩...跟我了解的差不多75F 09/02 15:18
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 gsuper:全然不懂78F 09/02 16:41
推 WJAider:清流，大師不要走79F 09/02 23:08
推 wolftin:要用弦理論才能解釋得清楚啦.......                 (誤)80F 09/03 04:33
推 ert1222dec:略懂81F 09/04 08:54
推 ann7773631:朝聖推!!!82F 09/05 22:11
推 kanas:...........可以去演big bang了83F 09/05 22:54

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