Re: [問卦] 為什麼宇宙膨脹速度大於光速
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│ A <-10-> B │ │ A <--30--> B │
│ │ -> │ │
│ C <--20--> D │ │ C <----60----> D │
│ │ │ │
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想像ABCD是在氣球上靜止不動的四隻螞蟻，原本AB距離10，CD距離20。
當我們一吹氣，因為氣球的膨脹，AB距離就變成30，CD距離變成60。
如果我們持續的吹氣，AB和CD就會持續的遠離，這時候AB之間和CD之間
就存在一個彼此遠離的速率。
這個速率和螞蟻本身能爬的多快無關，而是取決於AB/CD之間的距離，
以及我們吹得多大力。
回到現實世界，宇宙膨脹就是氣球膨脹，而光速就是螞蟻爬行的速率上限。
從這裡面我們可以看出：
1. 空間中（氣球表面）的每一點都在膨脹，所謂宇宙膨脹並不只是宇宙
的外圍持續在擴張。
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
2. 宇宙膨脹不需要額外的、外界的空間去容納它，就像氣球表面膨脹，
並不是先有一些「空的」表面空間，新的氣球表面再去佔滿它，而是
氣球表面本身創造了更多表面。
3. 如果我們把膨脹想成是空間創造更多空間，就很容易理解為什麼「原本
距離越遠的物體，彼此遠離的速率越快」。就像一開始氣球圖上所示：
AB之間原本有10m的空間，吹氣1秒後變成30m，也就是多產生了20m的空
間，彼此遠離的速率就是20m/s。
CD之間原本有20m的空間，吹氣1秒後變成60m，也就是多產生了40m的空
間，彼此遠離的速率就是40m/s。
如果有EF原本距離300,000km，遠離的速率就是600,000km/s，自然就超
過光速了。
4. 於是，觀察我們的氣球宇宙：
AB: 20m/s = 2 x 10m
CD: 40m/s = 2 x 20m
我們可以得到這樣的公式：
遠離速率(m/s) = 2 x 距離(m)
這裡的2就是所謂的宇宙膨脹速率，也就是我們氣球吹得多大力，這裡
它的單位是m/s／m。在現實世界裡，這個公式就是大名鼎鼎的哈伯定理
v = H x D
而H就是哈伯常數，根據目前的觀測是74km/s／Mpc。pc代表秒差距，也
是一個天文學上的距離單位，相當於3.26光年，而Mpc就是百萬秒差距。
也就是說，目前宇宙的膨脹速率是「當兩物體距離326萬光年時，每秒遠
離74km」。
總之，其實「宇宙膨脹速度超過光速」本身就不是一個正確的描述，應該說
「宇宙膨脹造成物體遠離的速率，有可能超過光速」。而宇宙膨脹的速度則
是以哈伯常數來代表。
最後，關於「宇宙在膨脹那我們有沒有在膨脹」答案是沒有。不是因為整個
宇宙一起膨脹所以我們感覺沒差，也不是因為尺度太小測量不到，而是因為
我們的組成原子分子間有電磁力把彼此拉住，而星球間有重力來維持結構。
回到氣球的例子，可以想像氣球有著極為光滑的表面，然後我們給兩邊的螞
蟻各拿一個磁鐵。
當我們吹氣球的時候，如果螞蟻的距離夠近，或是磁鐵本身的磁力夠強的話
，螞蟻就可以拉住彼此，而新增加的氣球表面就會從螞蟻腳下滑過。
但如果螞蟻一開始就距離超遠，彼此間的磁力趨近於零，就回到一開始的狀
況，彼此遠離的速率和距離成正比。
這就是為什麼我們不會感覺自己，太陽系或銀河系在膨脹，但是卻能觀察到
其他星系、星系群、超星系群都正在加速遠離，直到有一天它們全部都會脫
離我們的可視宇宙範圍。
到了那時候，我們仰望星空時所能看見的，就只有自己所在的銀河系的星光
，而外面的整個宇宙將是一片黑暗。
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Kurzgesagt–In a Nutshell https://youtu.be/uzkD5SeuwzM
絕對是整個Youtube上最強的科普頻道之一
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寫的很好 然後也推Kurzgesagt
寫的很好 然後也推KUEIZERO
難得專業文
推！專業！
文組看不懂啦
好費腦
屌欸！淺顯易懂
假的
那到最後只剩下我們跟自己玩 不就完蛋了
所以我們極為幸運，在宇宙過去和未來幾百億年的壽命中， 能誕生在這個有能力觀測，也還觀測得到宇宙的小小時代。
看不懂推
氣球真的淺顯易懂!
專業哦!
文組看懂給推，比喻很清楚
推！
推
推
那仙女座為何還會離我們越來越近？應該要加
速遠離啊
這是因為仙女座星系和銀河系在本星系群裡的位置本來就還算接近， 這時候星系本身在星系群中的空間移動速度還遠大於宇宙膨脹造成的遠離速度。
跟我想的差不多
推專業文
推！！看懂了 好有趣啊
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專業
謝謝說明
推
推
我看老高也講一樣
推
昨天老高有說你的最後一段
嗯嗯跟我想的一樣
推
如果宇宙膨脹的速率可以超過光速，
不就代表A物相對於B物的速率可以超
過光速？跟相對論的假設要怎麼相容
相對論限制的是資訊在空間中的傳遞速度，也就是螞蟻的爬行速度。 如果螞蟻站著不動，但彼此之間的空間不斷增加的話， 也是會造成螞蟻相互遠離的效果，但就跟相對論沒什麼關係。 另外如果是在空間中的移動，就會造成時間膨脹的效果，也就是當你以近光速 移動，會覺得別人的時間過得比較快。 但如果是空間本身膨脹造成的遠離，就不會有這樣的效果。例如你把一對雙胞胎 放在宇宙的兩端，雖然他們彼此遠離的速度可能超過光速，但並不會發生「隨著 時間流逝，彼此的年齡產生差異」這樣的現象。
如果兩星球遠離的速率超過光速 不就
觀測不到彼此了嗎？
完全正確，這就是為什麼我們會有所謂的「可視宇宙」。前面講到哈伯常數是 「當兩物體距離326萬光年時，每秒遠離74km」那物體距離多遠的時候會每秒遠 離300,000km呢？就是300,000/74 x 326萬光年 = 132億光年，這就是我們以地 球為中心所能看到的可視宇宙的半徑。 這表示超過這個距離的星球，「現在」發出的光，永遠無法達到我們這裡。 但我們還是能觀測到它「過去」發出的光，因為一來它過去距離比較近， 二來它過去發的光到現在也已經跑了一段時間。 如果某個星球距離我們超過465億光年，那我們就連它在誕生之時發出的光也看 不到了，這個距離內的宇宙我們則是稱為「可觀測宇宙」。
難得科學好文
推 好文
看起來很專業
難得優文給推
這篇該m了
dark energy~~~~~
推
潛顯易懂推
八卦清流，看不懂沒關係
以為後面會出現業業老公
我的老天
難得優文耶
跟我小時候想的差不多
看懂ㄌ OuO 跟我想的差不多嘛 就是空間
推
推推推
推
推，難得清流！
推 簡單易懂 我也很愛看Kurzgesagt
哈伯常數這東西到底怎麼觀測出來的XD
推，難得優文
想到倪匡小說～
這樣一比 人真的好渺小
所以你媽超胖的笑話可以用在這裡嗎
很淺顯易懂，推
幹 好幾個月沒看這類科學文惹 讚!!!!!!
推!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
看懂了 所以為什麼那隻鳥那麼大
好文推，淺顯易懂
超過光速的推論 是用哈伯的公式算得
專業文推
謝謝你
嗯嗯跟我想的差不多
恩恩 跟我想打個一樣
懂了，給推
懂了 總之選大奶就對
推
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研究這個是有什麼屁用
這個版好久沒科普文了！清流啊！
大推～
最強的頻道無誤，口條也超好
超推!!!
推啦，好久不見的清流優文
推！
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看完了突然覺得好感動喔
看完影片直接按了訂閱+小鈴鐺
超爆幹讚
亮子你挺膨脹啊
謝謝說明
淺顯易懂推一個
清流認真文！
推
推優文
推 很好理解
科普好文耶
太神啦
太神啦,線上地科
推。好可怕
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有趣
好文推
好厲害!!
好浪漫喔
推
推
推專業好文
用空間跳躍就可以去遠離的星系了，別怕
推 言之有物 論述清晰
積個水也可以寫一篇新聞w
好久沒給推了
抱歉推錯篇
推
77777777777777777777推這篇也推那個頻道
可以問哪來的空間讓宇宙膨脹嗎
推
這比喻真的好懂欸
繼水精靈後第2個科普的ID我要記下來
嗯嗯跟我想的差不多
某樓觀念要改一下喔 不管任何研究都有
用 你覺得沒屁用只是我們還不會用 、用
不到而已
推，明暸
好文推!!
PUSH
推喔
推講解淺顯易懂
優～～～～～文
喔喔，把之前沒弄懂的一些細節看懂了，感
恩恩，跟我想得差不多，我只是懶得寫
推優文
不推的話 人家會以為我看不懂
這頻道多半沒中文字幕 不過有日文 肥宅可看
宇宙會膨脹是什麼力量造成的？
優文必須推
嗯嗯我昨天大便的時候也是這樣想
寫的很好 然後也推Qorqios
推專業文
推
簡單易懂 推
推
推
推 優文
你有沒有興趣加入佑來了
看到一半還想說胡歌老公又要出現
往上看ID發現不同人 鬆口氣繼續看
現在看這類文章都很怕變成胡歌老公
長知識推
推
大推
推 優文 清流
不是胡歌老公 這讓我想起孫維新老師
的課！
只能推了
說不定早已遠離我們的宇宙更精彩，只
是我們已經永遠觀測不到
寫的很好，長知識推
推科普跟回推文部份
推 感謝分享
推
優質文推
先推 不然被當成文組
推
好猛 文組看得懂
推 很有趣
真的很討厭”最...之一“這種說法
宇宙有沒有表面張力
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清流好文
推
推科普文
push
靠背這還看不懂真的可以捏蘭趴自殺
推 很棒
了
很用心的解說和厲害的科普教學，推！
專業
推專業
推！
相對論也不見得是對的，人類只是目前無法
證明罷了，愛因斯坦沒那麽神啦！
所以膨脹速度不能加上位移速度？我今天
如果利用空間膨脹來位移，不就沒有光速
的限制，輕鬆進入超光速，還不會有時間
流速的問題
沒錯！其實這就科幻作品中常出現的「曲速引擎」(warp drive)背後的原理，現實 中物理學家則是稱為阿庫別瑞引擎(Alcubierre drive)。 既然宇宙空間可以膨脹，那是不是也能壓縮呢？假設未來我們發展出某種黑科技， 可以任意的膨脹或壓縮指定位置的局部空間，那我們就可以做出像這樣的太空船： ↘↓↙ ╱──────┐↖↑↗ 目標 → ← ＜ 醜醜的太空船│← → 起點 ↗↑↖ ╲──────┘↙↓↘ 我們不斷膨脹太空船後方的空間，同時不斷壓縮前方空間，這樣即使我們完全沒有 在空間中移動，還是可以朝目標前進，而且不受光速的限制。概念上只要有無限的 能量來壓縮和膨脹空間，就可以達到無限的「移動」速度，當然前提是我們要有那 種黑科技啦...
超過光速要怎麼定義距離
推
科普專業
所以我說螞蟻到底是在汽球表面還是飄在
氣球裡面
優質給推，我一開始還以為是業業老
公文
回樓上，反過來想，我們隨便走一步對
可視宇宙外的任何一點來說，都是你所
說的超光速移動。
優文推
我指ncku大
請問地球有在膨脹嗎？對地球上的生物有甚
麼影響?
推推好文
推
推一個不然人家以為我看不懂
U文
淺顯易懂
讚喔
淺顯易懂的優文
難得的清流專業文
推解釋得很清楚 宇宙真的很有趣
推
推
淺顯易懂 給推
屌 這什麼清流科普文
推
專業推個
謝謝你的說明讓文組也完全能理解！
發現優質文裡的推文，沒有任何一隻綠共
垃圾敗類蟑螂黑名單ㄝˉ
可以
淺顯優質 科普之才
推這篇 但最強科普頻道我推PBS Spacetime
每次看完國外頻道都會覺得為什麼中文只有
反智頻道
優質好文！！！！！
推
可視宇宙138億光年，推測宇宙465億
推
有看有推
長知識
推 寫的淺顯易懂 長知識了
推
推爆
推
寫得好清楚
好久沒有專業文了 感謝
推
推，超愛Kurzgesagt
推
長知識了！
好厲害
如果距離夠近的物質可以把彼此拉住、較遠
的物質會越來越遠，最後會不會形成類似於B
eyond the Aquila Rift裡面出現的Local Bu
bble？在宇宙裡面變成很多壁壘分明、被星
際物質真空帶隔開的區域（雖然小說裡面Loc
所以所謂加速膨脹是物體之間遠離的速度會
al Bubble的形成原因跟物質密度跟這個假設
加快，但宇宙整體的膨脹速率是固定的嗎？
相反）
有趣！！！
超簡單易懂XD
推
現在這種文都超怕後面會出現業業老公
的精液三小的
專業推
氣球比喻真的淺顯易懂
推
推
總有低能兒質疑知道這能幹嘛 可憐
推
推
專業優文
你寫得很好讀，水精靈現在摻了太多鄉民梗很
干擾閱讀體驗
先推反正看不懂
推
好讚，之前在學近代物理時這邊就一
直很沒有畫面感
寫得很棒，淺顯易懂！
好文
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感謝你 糞板中的清流QQ
嗯嗯 跟我想的一樣
推 我文組也看得懂
先推，不然以為我看不懂
推
強！
講得很清楚 另外也推kurz (只是最近翻
譯好慢，要自己看英文@@)
推
距離是一種測度 所以是針對可測集而言
推
推寫得好
那宇宙以後會不會吹破
這比喻淺顯易懂
讚
推 稀有的專業文
推
這篇好神 淺顯易懂 推推
推
推
L顯易懂 受教了
比喻淺顯易懂 真的很棒
推，我超愛這個頻道
推
暗物質跟暗能量是不是鬼
清流U文
神文必推
我比較好奇 人類是怎麼觀測到自己的星系
是在宇宙中的哪個旋臂?無法拉到那個視角啊
看其他星體的軌跡、質量，套用公式
計算出來的，但後來發現轉速不合理
所以假設有暗物質
給樓樓上 以前看探索頻道節目說過 “不知
道”
推
專業
專業啦！
推
推！！！
懂了，給推
5
為何宇宙膨脹人類感覺不到？ 如果宇宙一直膨脹 那你家的房子怎麼沒從小房子變大房子？ 地球與月亮太陽應該越來越遠 怎麼沒有覺得他們變遠而看起來變小？ 想請問宇宙膨脹對地球有什麼影響？3
因為都是假的， 不過是電腦寫出來的程式， 要是讓光追上膨脹速度會產生悖論， 程式會面臨崩塌， 為什麼我會知道，64
首Po如題 我阿肥 文組的 根據人類可觀測宇宙半徑為465億光年 直徑為930億光年 而930億光年之外的範圍5
宇宙膨脹的速度這麼快 所以星象學是不是屁? 怎麼還會有這麼多人相信星象跟星座? 1. 你現在看到的星座是好幾光年之前的 這些星座可能已經不見了 或是移位了 哪裡還會影響人類? 會有人反駁 星座不在 光還在傳 是光在影響人類2
宇宙膨脹我是不相信的 有證據嗎？別跟我說什麼哈伯望遠鏡，紅移、藍移，我還鄭紅移咧 重點是空間這種東西，不可能無緣無故變大，你家房子四十坪，會變成八十坪嗎？ 不會阿，既然不會，你怎相信別的地方就會 如果會，應該要普遍發生在全宇宙6
這是在宇宙內部，沒有東西能超過光速 : 那為什麼宇宙的膨脹速度會遠超光速 但宇宙本身的膨脹，跟宇宙內部的東西完全不同 也就是宇宙本身的膨脹應該是受到宇宙外的環境所影響 宇宙外的環境當然跟宇宙內的環境不同