為什麼宇宙大爆炸的速度能超過光速?

天文 宇宙 地球 相對論 探索貓 探索貓 2017-10-08

有可能宇宙暴漲速度就是量子糾纏速度,所以宇宙大爆炸速度超光速。關於這一點,我之前寫過一些文章和回答,今天又看到了類似的問題。

1965年,兩個美國工程師彭齊亞斯和威爾遜在給天線除噪聲的時候,發現了一種無處不在的噪聲,跟大爆炸理論預言的微波的特徵非常吻合。科學家認為他們發現的正是大爆炸的遺蹟——宇宙的微波背景輻射。於是,他們在1978年分享了諾貝爾物理學獎。

為什麼宇宙大爆炸的速度能超過光速?

大爆炸中的基本粒子和高溫起源於一次爆發力更強、時間更短暫的加速膨脹過程——暴脹(inflation)。暴脹發生在大爆炸之前,確切地說,暴脹發生在宇宙誕生後的10^(-35)秒至10^(-33)秒之間,在這麼短暫的時間裡,整個宇宙的尺寸膨脹了10^26倍。比如,某一塊宇宙的區域在暴脹前的尺寸是一個原子核的大小,即10^(-15)米。暴脹之後,這個區域的大小就變成了10^11米,也就是1億千米,接近地球到太陽的距離了。宇宙暴脹時,確實是超光速的,但並不違反相對論,因為量子糾纏的速度與光速完全是兩個不同的概念。宇宙剛誕生時,空間比光能夠跑出的範圍更大,這叫做視界疑難。

為什麼宇宙大爆炸的速度能超過光速?

當今的物理學家,越來越相信時空本身就是量子糾纏的結果。目前為止,已經有人成功推導出了愛因斯坦方程即等效原理,這為時空動力學以及時空幾何可以從糾纏量子比特中生成提供了證據。如上圖:獨立粒子(點狀)與其他粒子相互糾纏。這些糾纏對又與其他糾纏對相互之間糾纏。隨著更多粒子之間糾纏,時空的三維結構也就生成了。

在宇宙誕生的那一時刻,一旦物質粒子產生(實際上真空中不停的產生各種成對的物質粒子,但很快又湮滅了),新生的粒子就會自動與同源的粒子進行糾纏,以求達到整體性平衡狀態,這個過程就是時空誕生的過程。這些糾纏對又與其他糾纏對相互之間糾纏。隨著更多粒子之間糾纏,時空的三維結構也就生成了。宇宙奇點就是源於一次偶然的成對的物質粒子誕生,再將新粒子糾纏起來,形成了糾纏時空網,宇宙誕生了。可以說宇宙大爆炸之前的那段暴漲時期的宇宙膨脹並不像吹一個氣球那樣,而是通過糾纏形成了時空網絡。宇宙是由於連鎖激發形成的糾纏時空網,宇宙並不是像氣球那樣膨脹,倒有點像北方冬天窗戶上的冰花的生長。

為什麼宇宙大爆炸的速度能超過光速?

R·布倫特·塔利是夏威夷大學的天文學家,他在過去的40年裡一直致力於測量星系的距離和繪製它們在空間中的分佈和運動。塔利與里昂大學的埃萊娜·M·庫爾圖瓦以及他們的同事分別於2008年和2013年發佈了Cosmicflows目錄和Cosmicflows-2目錄,第一次目錄記錄了距銀河系1.3億光年範圍內1800個星系的詳細動力學信息,第二次目錄則記錄了6.5億光年範圍內的8000個星系的運動,要知道,銀河系只是其中一個星系。而塔利和其合夥團隊給出的結果是宇宙的結構其實像立體的蒲公英或者羽毛,我們只在其中的一角。


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