現代科學認為(wei) ，宇宙膨脹比光速還要快。這樣就有了兩(liang) 個(ge) 問題，一是科學認為(wei) 這個(ge) 世界上沒有超過光速的物質，又說宇宙膨脹超光速，這個(ge) 科學不是很矛盾？二是宇宙膨脹既然超過光速，而依賴光觀測世界的人類，怎麽(me) 能夠看到那些超光速離開我們(men) 的天體(ti) 呢？

這是很多人都迷惑的一個(ge) 問題，今天時空通訊就更通俗的來說一說這個(ge) 問題。

先說說光速。

古代，人們(men) 並不知道光有速度，一直到300年前偉(wei) 大的科學先驅伽利略才意識到這個(ge) 問題，他想測量一下光的速度到底有多快，就讓兩(liang) 個(ge) 人分別站立在距離1英裏的山頭，用秒表記錄雙方舉(ju) 燈的時間間隔。這種原始方法但仍無法測量出飛快的光速，但為(wei) 後人測量光速開了一個(ge) 頭。

於(yu) 是經過300多年一代代科學家的努力，光速越來越接近真相。但由於(yu) 光速太快，機械測量方法是不可能得到精準數值的，一直到了上世紀七十年代，科技已經有了足夠的進步後，才用激光測速法測得了更為(wei) 精準的光速值，1975年國際計量大會(hui) 決(jue) 定，現代真空光速值為(wei) c=299792458m/s。

因此光速是科學測量出來的數值，不是隨便猜測出來的。

愛因斯坦狹義(yi) 相對論對光速的性質做了3個(ge) 定義(yi) ，即：光速極限、光速不變。迄今這些光速的性質已經被無數觀測發現、實驗數據所證實，沒有一例反證出現，因此真空光速已經成為(wei) 現代物理學最重要的一個(ge) 常數，成為(wei) 我們(men) 觀察認知這個(ge) 世界的前提，它貫穿於(yu) 現代科學研究的任何領域。

光速極限，就是光速是我們(men) 宇宙最高物質運動速度，任何有質量的物體(ti) 都無法超越；光速不變，就是在任何參考係中，光速是不變的，光速與(yu) 任何速度疊加，得到的仍然是光速。

既然光有速度，我們(men) 看到的世界就不可能是“即時”的。

這裏特別指出一個(ge) 誤區：有人老以為(wei) 眼光最快，看到哪就到了哪，幾億(yi) 光年的星係我們(men) 一樣就能夠看到。這種認知是顛倒的，其實眼睛不會(hui) 發光，而是光傳(chuan) 遞到我們(men) 眼睛才能夠看到，我們(men) 看到幾億(yi) 光年遠的天體(ti) ，是因為(wei) 那個(ge) 天體(ti) 的光已經運行了幾億(yi) 年才到達我們(men) 這裏，如果沒有光的傳(chuan) 播，我們(men) 就什麽(me) 也看不到。

光的傳(chuan) 播雖然很快，但還是有速度的，因此我們(men) 看到的任何物體(ti) 就都不是“即時”的。

何謂即時？就是現在、當下。也就是說，我們(men) 看到的東(dong) 西是現在、當下的東(dong) 西嗎？如果我說不是，很多人一定會(hui) 覺得匪夷所思。比如說我看到一位朋友在50米遠的地方走過，於(yu) 是我打個(ge) 招呼：“嗨！”然後她回應：“你好！”難道我看到的她不是現在，而是過去的？

是的，這就是奇妙的光速導致的效應。光速約每秒3億(yi) 米，這位50米距離的朋友，人體(ti) 反射的光到達我的視網膜就需要6000萬(wan) 分之1秒，因此我看到的這位朋友就是6000萬(wan) 分之1秒前的樣子了。由於(yu) 光速極快，有人覺得這點時間變化也有過去現在之分，實在是吹毛求疵。

這種想法並非一點道理也沒有，因為(wei) 地球本身周長才40000千米，光圍繞著轉一圈隻需要0.13秒，何況人的眼光看不了多遠，這點時間完全沒必要計較。其實不然，如果出了地球呢？

月球的光到視網膜需要1秒多時間，我們(men) 看到的月球就是1秒前的樣子，火星之光到達我們(men) 眼簾需要數分鍾，我們(men) 看到的火星就是數分鍾前的樣子。同理，幾光年、幾萬(wan) 光年、幾億(yi) 光年距離的天體(ti) ，我們(men) 看到的就是幾年、幾萬(wan) 年、幾億(yi) 年前的樣子。這樣你還覺得沒必要計較嗎？

如何理解事件發生的“過去時”？

很多人難以理解這種看到物體(ti) 的“過去時”，打個(ge) 小比方可能大家就清楚了：我們(men) 看到較遠的地方有人在放煙花，當絢麗(li) 的煙花盛開時，我們(men) 聽不到聲音，煙花熄滅時，我們(men) 才能夠聽到煙花爆裂的聲音。這是因為(wei) 音速比光速慢多了，我們(men) 眼睛先看到光，然後耳朵才聽到聲音。閃電和打雷的時間差也是這個(ge) 道理。

假定我們(men) 沒有眼睛，隻是依靠光速來判定事物變化，我們(men) 能夠以聽到的聲音來判定這是“即時”發生的事情嗎？不能，肯定要用距離除以音速，才能得到這件事發生的真實事件，說明這件事是“過去”發生的了。

音速在空氣中傳(chuan) 播的速度約340m/s，如果1km外傳(chuan) 來爆炸聲，爆炸就發生在約3秒前，如果在10km遠傳(chuan) 來爆炸聲，爆炸就發生在29秒前；如果50km外傳(chuan) 來的爆炸聲，爆炸就發生在2分多鍾前。

宇宙膨脹是怎麽(me) 回事？

通俗點講，宇宙膨脹有點像我們(men) 吹氣球，整個(ge) 氣球疊加起來的膨脹速度是很快的，球麵上每一個(ge) 點之間分開的速度並不快。不信，你看看氣球上的花紋，假定自己在某一個(ge) 點，附近的點離開自己就很慢，所有的點都是均勻散開，這些點散開的速度疊加起來，距離最遠的那個(ge) 點速度就最快。

科學家們(men) 觀測發現，宇宙膨脹速度是均勻的，各向同性的。就是說不管在宇宙什麽(me) 地方，膨脹速度都是一樣的，從(cong) 地球上看，各個(ge) 方向的遠方星係都是離我們(men) 遠去，速度與(yu) 距離成正比例關(guan) 係，也就是說，距離越近離開我們(men) 速度越慢，越遠越快。

科學家們(men) 幾十年來一直在測量宇宙膨脹速度，采用的方式是測出哈勃常數，就是在距離我們(men) 百萬(wan) 秒差距（約326萬(wan) 光年）的地方，宇宙的膨脹速率有多快。多次多種方法測量數據並不一致，在67.8km~82.4km/s之間，我們(men) 取一個(ge) 中間值為(wei) 75.1km/s，根據哈勃定律，我們(men) 就能夠計算出可觀測宇宙最遠處的宇宙膨脹速度。

哈勃定律公式為(wei) ：Vf = Hc x D

這裏的Vf為(wei) 目標星係遠離速率，單位：km/s；Hc為(wei) 哈勃常數，單位：km/(s·Mpc)；D為(wei) 相對地球的距離，單位：Mpc（百萬(wan) 秒差距，也就是約326萬(wan) 光年）。

現在科學研究認為(wei) ，可觀測宇宙半徑為(wei) 465億(yi) 光年，根據哈勃常數為(wei) 75.1km，代入公式可計算出可觀測宇宙邊際的星係離開我們(men) 的速率約為(wei) 1071211.6km/s，約光速的3.57倍。所謂宇宙膨脹超過光速就是這樣來的，但距離我們(men) 較近的星係膨脹並不快，如前麵說的哈勃常數，隻有75.1km/s。

一般來說，更近的星係受到萬(wan) 有引力影響，並不適用哈勃常數和哈勃定律，有的還在相互靠近。比如銀河係和仙女座星係，距離254萬(wan) 光年，兩(liang) 個(ge) 星係受到引力相互影響，正在以每秒約300千米速度靠近，根據這個(ge) 趨勢，在未來30億(yi) 年左右會(hui) 發生碰撞融合，最終合並成為(wei) 一個(ge) 更大的橢圓星係。

但這並不能否定整個(ge) 宇宙大尺度的均勻膨脹。

宇宙膨脹超光速，怎麽(me) 還能看到遙遠的星係呢？

其實我們(men) 看了前麵說的宇宙膨脹規律，就應該知道隻是足夠遠的星係離開我們(men) 速度才會(hui) 超過光速，較近距離的星係離開速度是沒有超過光速的，這樣我們(men) 能夠看到它們(men) 就沒什麽(me) 疑義(yi) 了吧？那麽(me) 超過光速離開我們(men) 的星係，我們(men) 是怎麽(me) 能夠看到呢？

根據哈勃定律，我們(men) 可以計算出距離我們(men) 約136.8億(yi) 光年的星係，離開我們(men) 的速度就達到光速，我們(men) 怎麽(me) 能夠看到這個(ge) 星係呢？這是因為(wei) 不管它以什麽(me) 速度離開我們(men) ，但在那個(ge) 位置已經發出的光還是會(hui) 以光速向我們(men) 傳(chuan) 遞過來，因此，那個(ge) 星係發出的光在136.8億(yi) 年後，我們(men) 就能夠看到。

但有一定需要說明的是，我們(men) 看到的這個(ge) 星係是136.8億(yi) 年前的了，如果這個(ge) 星係依然是以光速在離開我們(men) 的話，那麽(me) 它現在的位置就已經在距我們(men) 263.6億(yi) 光年的地方了。由於(yu) 宇宙本身一直在膨脹，遠近星係離開的速度不一樣，星係與(yu) 我們(men) 距離計算方式是共進距離，這是一個(ge) 複雜計算方式，結果遠遠大於(yu) 簡單計算，這裏就不細講了。

同理，距離我們(men) 更遠的465億(yi) 光年可觀測宇宙邊沿，那裏的星係離開我們(men) 的速度是3.57倍光速，但它在那個(ge) 位置發出的光仍然會(hui) 以光速向我們(men) 傳(chuan) 遞過來，我們(men) 看到的這個(ge) 星係就是465億(yi) 年前的樣子了，它現在的實際位置按照共動距離計算，早就在數千光年以外了。

特別指出，可觀測宇宙不是我們(men) 現在望遠鏡可以看到的宇宙，而是經過理論計算出來的宇宙哈勃體(ti) 積，實際上現在距我們(men) 460億(yi) 光年距離的星係，通過紅移和宇宙學公式計算，當時它們(men) 離我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 隻有4200萬(wan) 光年之遠。

宇宙有一個(ge) 未來視界。

這個(ge) 未來視界就是人類可能了解的一個(ge) 邊際，這個(ge) 邊際就是可觀測宇宙。也就是說，可觀測宇宙之外的星係之光由於(yu) 離開我們(men) 的速率太快，紅移太大，那裏的光就永遠也到達不了地球，因此永遠也不會(hui) 被我們(men) 觀測到。

但這並不是說在較近距離膨脹速度超過光速，我們(men) 就看不到那裏的星係了。

這裏特別聲明一下，宇宙膨脹是時空本身的膨脹，就像氣球膨脹是氣球本身在脹大，且是較遠速度疊加才超過光速，而具體(ti) 星係之間離開的速度還是很慢的，因此並不是物質本身運動速度超越光速，不受相對論光速極限約束。

今天就說到這，如有什麽(me) 想法，歡迎在評論區留言，我將盡量做出解釋。如喜歡我的文章，請關(guan) 注點讚，謝謝閱讀，歡迎討論。

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