哈勃望远镜:凝视宇宙一隅,看见久远的过去(一)

发布网友发布时间：2023-08-02 09:15

我来回答

共1个回答

热心网友时间：2024-12-10 03:33

如果要在哈勃空间望远镜拍摄的所有天文照片中挑选出意义最重大的照片，那么哈勃拍摄的几次宇宙深空照绝对能进入候选名单，因为这些照片拍到了宇宙的过去，有些甚至展示了宇宙在大爆炸后仅仅几亿年后的部分场景。

下面三幅照片分别代表的是：哈勃深空场、哈勃超深场、哈勃极深场

那么我们凭什么能认为这些照片代表了宇宙的过去呢？

在解答这个问题之前，我们需要先了解宇宙膨胀的相关知识。

在前面的文章中哈勃空间望远镜：名称的由来，我们提到了天文学家埃德温·哈勃发现了宇宙膨胀的有力证据，也就是河外星系的退移，并且给出了星系退移速度与距离之间的关系——哈勃定律。

哈勃定律有个表达公式，形式很简单，中间涉及一个被称为哈勃常数的常量，其数值取70公里/秒·百万秒差距，物理解释就是在距离上，每隔326万光年，星系的退行速率就会增加70公里每秒（当然了，虽然我们现在的哈勃常数一般是取70，但随着检测技术的发展，这个取值应该会变动的，但这并不影响宇宙正处于膨胀阶段这个事实）

在了解这个概念之后，一个有趣但也很自然的现象出现了，既然星系退行的速率和它相距地球的距离成正比，那岂不是在一定距离之后，星系的移动速率不就超光速了吗？这难道没有违背相对论吗？

可能直观上来看，这样的结果似乎与相对论是不相容的，但实际上物体不能超光速运动（实际上是指能量和信息的传播速度不得超光速）这条结论并不适用于宇宙膨胀，因为宇宙膨胀的本质是空间上的变化，星系仅仅是存在于空间里的物体，因为空间膨胀的关系而导致星系移动超光速，并没有违背能量和信息传播速度不得超越光速这一原理。

当然了，关于这一小问题，实际上利用相对论的四维语言会更加容易解释，在这里我就多提几句哈。

应该有不少朋友都听过这样的一句话——“光锥之内即命运”，是不是有种既科幻又好有哲理的样子，实际上，这就是相对论的四维语言所描述的物质在时空中的运动。

我们将物质在时空中的运动，用世界线来称呼，其中世界线还分为类时、类空以及类光，其中类时世界线代表正常物质，类光世界线代表光子，类空则代表非正常物质，什么叫非正常物质呢？换句话说，就是超光速的物质，以此类推，那么类时世界线自然代表的是速度不及光速的物质，也就是正常物质。

而类时世界线的集合正是位于类光世界线之间，因此就有了刚才那句“光锥之内即命运”。

而对于那些遥远的河外星系来说，虽然由于宇宙膨胀的关系，它们的速率似乎是超光速的，但是在四维语言的环境下，那些河外星系并不属于类光世界线，仍旧是类时世界线不变，因此我们不必对于因宇宙膨胀而导致的超光速现象感到惊讶。

纪录片《哈勃三十年：揭示宇宙奇观》

本篇文章的内容到此结束。

谢谢各位阅读！