宇宙膨胀速度让人绝望,文明已被锁死,爱因斯坦的难题或许永远无解
我们知道,根据狭义相对论,真空中的光速C是任何物体运动的极限值。但是事实上,广义相对论中,光速也是任何物体运动的极限值。
那么既然如此,广义相对论中的“广”字体现在哪里呢?
广义相对论在推导过程中使用了“等效原理”。
》引力场的局部和做加速运动的惯性系完全等价。
因为惯性系要服从狭义相对论,所以广义相对论中,光速仍然是万物运动的极限。
广义相对论解决狭义相对论没办法解决的几个问题:
第一,描述了大质量物体对于时空曲率的影响。
第二,解释了大质量星体在燃烧完以后溃缩为黑洞的过程。
第三,描述了宇宙的诞生与演化过程。
大质量物体对时空曲率的影响,表现为让通过附近的光线弯曲,弯曲的光线可以绕开前面的遮挡物,使后面的物体被看见;光线在离开引力场的时候,频率会降低,产生红移现象;由于星体的旋转会对周围的时空产生拖曳效应。
目前的科学实验,都在极高的精度上验证了上述广义相对论的推论。
》根据广义相对论,空间必须依赖于物质的存在而存在。
因为物质之间的联系以光速为界,所以物质对于空间的影响也以光速为界。
当两个黑洞合并的时候,一部分能量会以引力波的形式向太空中释放。因为引力波是由于时空弯曲产生的涟漪,所以引力波的速度也是光速。
美国激光引力波天文台对多起双黑洞合并事件进行了测量,证实了引力波的传播速度是光速。
》1929年,美国天文学家哈勃发现了惊人的现象!
哈勃在用望远镜观测宇宙空间中星系的时候发现:在遥远的宇宙空间,所有的星系都在做远离地球的径向运动,星系相对于地球的运动速度,等于星系、地球之间的距离乘以一个常数。
这个常数被称为哈勃常数,为72公里每秒/百万秒差距,相当于0.022米每秒/光年。
在一光年的尺度上,这个速度非常的微小,但是只要乘以足够长的距离,这个数字就会扩张的非常大。
我们一般说,可观测的宇宙半径是450亿光年。在450亿光年外的星系,飞离地球的速度相当于光速的两倍。
我们看到的这些星系的影像,实际上是138亿年前发出的。
也就是说宇宙边缘现在是什么样子,我们人类永远也不知道。
》广义相对论描述的宇宙大爆炸,与真实的宇宙扩张有出入。
我们所处的三维空间的宇宙附着在一个高维度的超球体宇宙上。
在银河系中能够找到的最古老的恒星大概是136亿岁,而宇宙中第1颗恒星被点亮的时间,大约在宇宙诞生以后2亿年。所以我们这样反推宇宙的年龄是138亿岁。
因为宇宙现在是在不停的扩张,所以把时间轴回滚到138亿年前,按照正常的推论,它应该压缩成一个点。
这个点就是宇宙大爆炸的起点。
广义相对论描述的宇宙大爆炸,是物质的大爆炸。就像一个普通的炸弹那样的爆炸。
按照广义相对论,空间的扩张依赖于物质的扩张。然而实际上并不是这样。
但是现在,观察到的现象可以认为:空间可以脱离物质单独存在,宇宙的扩张就是真空在不断生长的过程。
广义相对论描述的是:物质的运动规律,在任何坐标下运动规律的不变性。
》宇宙给爱因斯坦出的难题:空间在成长,坐标轴在不断拉伸。
这个拉伸的速度就等于哈勃常数,一光年的尺度,一天可以延长1.9公里。
从表面上看这是物理的困境,更深层次的意义上是数学的困境。因为从数学诞生第1天开始,函数的坐标轴就是静止的。
这说明我们的宇宙存在着更深层次的规律:宇宙即在维度上分层,又在逻辑上分层。
纵观人类的文明发展史,所有的科学研究都要在哲学原理基础上才能展开。
》在经典物理学里面,还有一个隐含的原理:定域性原理。
定域性原理是指:物质的运动只受周围的物质影响。这个原理,屏蔽了外星人干扰人类物理实验的可能性。
定域性原理在量子力学里面被量子纠缠所打破,但是在宏观物体的运动中仍然适用。
这也说明宏观世界和微观世界之间的区别不只是能量的连续与否,还有物理学原理的适用性问题。
定域性原理的适用性范围问题,宇宙的超光速膨胀问题,不仅仅是爱因斯坦的难题,也是哲学家和数学家的难题。