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。
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123 444555666
456 -> 444555666 大概是這種感覺吧 不知道有沒有比較好懂
789 444555666
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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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※ 編輯: fantasychese (114.32.160.49 臺灣), 06/25/2021 22:00:26
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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。
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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。
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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。
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