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核心原因只有一个: 哈勃定律 v = H₀ d 只适用于“低速、近宇宙”,不能直接套到接近光速的遥远天体。 简单说清为什么不是 3 倍距离 1. 红移大 ≠ 速度简单加倍 - 早期那只:退行速度 ≈ 光速 1/3,属于低速近似范围,可以直接用 v∝d。 - 最远类星体:退行速度 ≈ 0.9c,已经接近光速,必须用相对论性红移公式,而不是日常的 v∝z。 2. 红移和距离不是线性关系 红移 z 不大时: 退行速度 v ≈ c·z,距离 d ≈ v/H₀,近似成正比。 红移 z 很大、接近光速时: v 再往上增长会越来越慢,趋近光速就不再线性增加。 → 速度从 1/3c 提到 0.9c,距离并不会变成 3 倍。 3. 宇宙本身在膨胀 光走了 100 多亿年来到地球, 这期间空间本身还在继续膨胀, 我们算的是**“光行距离”或“共动距离”**, 不是简单按现在的哈勃流速反推的直线距离。 一句话总结 低速时可以粗略说“速度3倍→距离3倍”; 接近光速后,相对论+宇宙膨胀共同让距离不再跟速度严格成正比, 所以 0.9c 只是 100 多亿光年,而不是 300 亿光年。添加评论
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<p>接近光速必须用相对论,再加宇宙膨胀历史,速度翻近 3 倍,距离不会翻 3 倍。</p>添加评论
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徐老师在课程论坛里也有过详细解释。简单来说,这是因为宇宙膨胀的加速效应,导致高红移下的距离不再是简单的线性倍增。 为什么不是300亿光年? 1. 哈勃定律的适用范围 课件中以退行速度1/3光速的类星体为例,是基于近宇宙环境的近似估算。在这种情况下,宇宙膨胀的影响相对较小,我们可以粗略用 v=H₀D 直接算出它约在100亿光年外。 2. 加速宇宙的“非线性” 当退行速度高达90%光速时,我们进入了远宇宙范畴。此时,宇宙膨胀的加速效应(暗能量主导)必须考虑进去。这意味着,距离越远,空间膨胀得越快,距离不再与速度成严格的正比关系,而是一个更复杂的曲线关系。 3. “回溯时间”与真实距离 我们观测到的100多亿光年,其实是光旅行了100多亿年的回溯时间。但在这漫长的旅途中,宇宙一直在加速膨胀,把天体带得更远了。因此,它的当前固有距离远大于光行距离,但即便如此,也达不到简单的3倍线性外推值。 关键结论 线性失效:哈勃定律的 v∝D 是近宇宙近似,远宇宙需引入宇宙学模型计算。 加速驱动:暗能量使宇宙膨胀加速,导致高红移天体的距离关系非线性,无法简单用3倍速推算法则。 物理本质:退行速度代表空间膨胀速率,不受相对论光速限制,但其对应的距离需结合宇宙膨胀历史精确求解。 所以,最遥远的类星体虽然退行速度快了近3倍,但距离并没有变成3倍(300亿光年),而是约100多亿光年。添加评论
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<p>接近光速必须用相对论,在家宇宙膨胀历史,速度翻近3倍,距离不会</p><p><br></p>添加评论
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接近光速必须用相对论,再加宇宙膨胀历史,速度翻近 3 倍,距离不会翻 3 倍。添加评论
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核心原因只有一个:哈勃定律 v = H₀ d 只适用于“低速、近宇宙”,不能直接套到接近光速的遥远天体。 简单说清为什么不是 3 倍距离 1. 红移大 ≠ 速度简单加倍- 早期那只:退行速度 ≈ 光速 1/3,属于低速近似范围,可以直接用 v∝d。- 最远类星体:退行速度 ≈ 0.9c,已经接近光速,必须用相对论性红移公式,而不是日常的 v∝z。2. 红移和距离不是线性关系红移 z 不大时:退行速度 v ≈ c·z,距离 d ≈ v/H₀,近似成正比。红移 z 很大、接近光速时:v 再往上增长会越来越慢,趋近光速就不再线性增加。→ 速度从 1/3c 提到 0.9c,距离并不会变成 3 倍。3. 宇宙本身在膨胀光走了 100 多亿年来到地球,这期间空间本身还在继续膨胀,我们算的是**“光行距离”或“共动距离”**,不是简单按现在的哈勃流速反推的直线距离。 一句话总结 低速时可以粗略说“速度3倍→距离3倍”;接近光速后,相对论+宇宙膨胀共同让距离不再跟速度严格成正比,所以 0.9c 只是 100 多亿光年,而不是 300 亿光年。添加评论
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到底啦~