現代科學認為，宇宙膨脹比光速還要快。這樣就有了兩個問題，一是科學認為這個世界上沒有超過光速的物質，又說宇宙膨脹超光速，這個科學不是很矛盾？二是宇宙膨脹既然超過光速，而依賴光觀測世界的人類，怎麼能夠看到那些超光速離開我們的天體呢？

這是很多人都迷惑的一個問題，今天時空通訊就更通俗地來說一說這個問題。

先說說光速。

古代，人們並不知道光有速度，一直到300年前偉大的科學先驅伽利略才意識到這個問題，他想測量一下光的速度到底有多快，就讓兩個人分別站立在距離1英里的山頭，用秒錶記錄雙方舉燈的時間間隔。這種原始方法但仍無法測量出飛快的光速，但為後人測量光速開了一個頭。

於是經過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，才用鐳射測速法測得了更為精準的光速值，1975年國際計量大會決定，現代真空光速值為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。

愛因斯坦狹義相對論對光速的性質做了3個定義，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、實驗資料所證實，沒有一例反證出現，因此真空光速已經成為現代物理學最重要的一個常數，成為我們觀察認知這個世界的前提，它貫穿於現代科學研究的任何領域。

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

既然光有速度，我們看到的世界就不可能是“即時”的。

這裡特別指出一個誤區：有人老以為眼光最快，看到哪就到了哪，幾億光年的星系我們一樣就能夠看到。這種認知是顛倒的，其實眼睛不會發光，而是光傳遞到我們眼睛才能夠看到，我們看到幾億光年遠的天體，是因為那個天體的光已經運行了幾億年才到達我們這裡，如果沒有光的傳播，我們就什麼也看不到。

光的傳播雖然很快，但還是有速度的，因此我們看到的任何物體就都不是“即時”的。

何謂即時？就是現在、當下。也就是說，我們看到的東西是現在、當下的東西嗎？如果我說不是，很多人一定會覺得匪夷所思。比如說我看到一位朋友在50米遠的地方走過，於是我打個招呼：“嗨！”然後她迴應：“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3億米，這位50米距離的朋友，人體反射的光到達我的視網膜就需要6000萬分之1秒，因此我看到的這位朋友就是6000萬分之1秒前的樣子了。由於光速極快，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，因為地球本身周長才40000千米，光圍繞著轉一圈只需要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，我們看到的月球就是1秒前的樣子，火星之光到達我們眼簾需要數分鐘，我們看到的火星就是數分鐘前的樣子。同理，幾光年、幾萬光年、幾億光年距離的天體，我們看到的就是幾年、幾萬年、幾億年前的樣子。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的“過去時”，打個小比方可能大家就清楚了：我們看到較遠的地方有人在放煙花，當絢麗的煙花盛開時，我們聽不到聲音，煙花熄滅時，我們才能夠聽到煙花爆裂的聲音。這是因為音速比光速慢多了，我們眼睛先看到光，然後耳朵才聽到聲音。閃電和打雷的時間差也是這個道理。

假定我們沒有眼睛，只是依靠光速來判定事物變化，我們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。

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

宇宙膨脹是怎麼回事？

通俗點講，宇宙膨脹有點像我們吹氣球，整個氣球疊加起來的膨脹速度是很快的，球面上每一個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，距離最遠的那個點速度就最快。

科學家們觀測發現，宇宙膨脹速度是均勻的，各向同性的。就是說不管在宇宙什麼地方，膨脹速度都是一樣的，從地球上看，各個方向的遠方星系都是離我們遠去，速度與距離成正比例關係，也就是說，距離越近離開我們速度越慢，越遠越快。

科學家們幾十年來一直在測量宇宙膨脹速度，採用的方式是測出哈勃常數，就是在距離我們百萬秒差距（約326萬光年）的地方，宇宙的膨脹速率有多快。多次多種方法測量資料並不一致，在67。8km~82。4km/s之間，我們取一箇中間值為75。1km/s，根據哈勃定律，我們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：Vf = Hc x D

這裡的Vf為目標星系遠離速率，單位：km/s；Hc為哈勃常數，單位：km/（s·Mpc）；D為相對地球的距離，單位：Mpc（百萬秒差距，也就是約326萬光年）。

現在科學研究認為，可觀測宇宙半徑為465億光年，根據哈勃常數為75。1km，代入公式可計算出可觀測宇宙邊際的星系離開我們的速率約為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，但距離我們較近的星系膨脹並不快，如前面說的哈勃常數，只有75。1km/s。

一般來說，更近的星系受到萬有引力影響，並不適用哈勃常數和哈勃定律，有的還在相互靠近。比如銀河系和仙女座星系，距離254萬光年，兩個星系受到引力相互影響，正在以每秒約300千米速度靠近，根據這個趨勢，在未來30億年左右會發生碰撞融合，最終合併成為一個更大的橢圓星系。

但這並不能否定整個宇宙大尺度的均勻膨脹。

宇宙膨脹超光速，怎麼還能看到遙遠的星系呢？

其實我們看了前面說的宇宙膨脹規律，就應該知道只是足夠遠的星系離開我們速度才會超過光速，較近距離的星系離開速度是沒有超過光速的，這樣我們能夠看到它們就沒什麼疑義了吧？那麼超過光速離開我們的星系，我們是怎麼能夠看到呢？

根據哈勃定律，我們可以計算出距離我們約136。8億光年的星系，離開我們的速度就達到光速，我們怎麼能夠看到這個星系呢？這是因為不管它以什麼速度離開我們，但在那個位置已經發出的光還是會以光速向我們傳遞過來，因此，那個星系發出的光在136。8億年後，我們就能夠看到。

但有一定需要說明的是，我們看到的這個星系是136。8億年前的了，如果這個星系依然是以光速在離開我們的話，那麼它現在的位置就已經在距我們263。6億光年的地方了。由於宇宙本身一直在膨脹，遠近星系離開的速度不一樣，星系與我們距離計算方式是共進距離，這是一個複雜計算方式，結果遠遠大於簡單計算，這裡就不細講了。

同理，距離我們更遠的465億光年可觀測宇宙邊沿，那裡的星系離開我們的速度是3。57倍光速，但它在那個位置發出的光仍然會以光速向我們傳遞過來，我們看到的這個星系就是465億年前的樣子了，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積，實際上現在距我們460億光年距離的星系，透過紅移和宇宙學公式計算，當時它們離我們僅僅只有4200萬光年之遠。

宇宙有一個未來視界。

這個未來視界就是人類可能瞭解的一個邊際，這個邊際就是可觀測宇宙。也就是說，可觀測宇宙之外的星系之光由於離開我們的速率太快，紅移太大，那裡的光就永遠也到達不了地球，因此永遠也不會被我們觀測到。

但這並不是說在較近距離膨脹速度超過光速，我們就看不到那裡的星系了。

這裡特別宣告一下，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，而具體星系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，如有什麼想法，歡迎在評論區留言，我將盡量做出解釋。如喜歡我的文章，請關注點贊，謝謝閱讀，歡迎討論。

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