宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-04 13:49:36

爱因斯坦狭义相对论给光速画了一个红线,就是宇宙中光速是最快的,是天花板,所有物质运动都不得突破这个天花板。而在宇宙标准模型中,宇宙膨胀是超过光速的,这样,许多网友就很疑惑,既然物质运动不得超过光速,为啥宇宙膨胀就可以呢?

网上诸如此类的问题很多,见下面截图:

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(1)

这类问题都差不多,就是弄不清宇宙膨胀超光速与物体运动光速之间的区别,而后一个问题本身似乎已经给出了答案。简单地说,光速藩篱要求的是,有静质量的物体不能超过光速,而宇宙膨胀是时空的膨胀,时空本身没有质量,当然就不受光速限制了。

此类问题我过去已经回答过多次,看到网络上还有许多朋友闹不明白,就再简要而系统地说一遍,如果朋友们能够耐心看完,相信就会完全明白了。如果还有疑问,请在下方评论区留言,我会尽量解答。

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(2)

但有一点需要说明,我的一切回答都是基于现代科学界公认的科学常识,如宇宙学标准模型。所谓宇宙学标准模型,就是以爱因斯坦的广义相对论为基础,描述均匀各相同性宇宙运动规律的模型。

如果不屑于承认科学常识(也就是科学界共识)的人,硬要杠精一下,就恕不奉陪了。

何谓宇宙膨胀?

所谓宇宙膨胀是指整个宇宙的大尺度不断胀大,是由美国著名天文学家埃德温·哈勃率先发现并提供证据的。人们为了纪念他,第一艘顶级空间望远镜就以他的名字命名,哈勃空间望远镜升空后,让人类大大开阔了视野,对宇宙有了颠覆性的认识。

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(3)

哈勃是在1929年根据长期观测,得出宇宙膨胀结论的。这个结论认为,整个宇宙都在不断膨胀,而且是均匀的,所有的星系都在均匀地彼此分离,相互隔得越来越远。从地球观测,各个方向都是一样的,这就叫各向同性;距离我们越远的星系,退行速度就越快,退行速度与距离成正比关系。

由此,他得出了哈勃定律,简单表述为:V=HD。这里的V表示星系退行速度;H代表哈勃常数,定义为在距离我们10Mpc位置,星系退行速度,单位s/km(秒/千米);D表示星系与我们的实际距离。Mpc是百万秒差距单位,1pc(秒差距)约为3.26光年。

宇宙速度公式推导过程,第一宇宙速度计算公式(4)

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