光速并非宇宙速度上限？空间膨胀可超光速！

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2015   腾讯科学






哈勃体积这个球形气泡所“包围”的区域内，所有的物体都会远离中央观察者，且速度会低于光速，哈勃体积之外的所有物体远离中心的速度会超过光速。

　　据国外媒体报道，光速常常被称为宇宙的速度极限，但并不是所有的事物都遵循这个规则，事实上空间本身就能够以比光速更快的速度扩大。回溯138亿年前宇宙大爆炸的那一瞬间，在不到一秒钟的时间内，宇宙以惊人的速度膨胀，目前我们的宇宙已经发展到不可估量的规模，我们可能永远无法观测到它的另一面。如果说光速是宇宙中的速度上限，那么光子将抵达宇宙的任何一个角落，可事实上我们观测遥远天体的光都来自过去，因此空间膨胀的速度比光子要快。

　　宇宙在不断膨胀的过程中也出现了速度减缓的现象，我们可以通过观测遥远天体的星光来寻找证据。一颗数亿光年外恒星发出的光子在穿过宇宙空间时也会因为空间膨胀而失去能量，一旦光子抵达我们的望远镜，就可以通过红移公式计算出遥远天体与我们的距离。红移现象让我们观测到遥远的星系、恒星，因为它们存在于遥远的过去，但我们无法看到宇宙历史中的所有事件。

　　这是因为我们的宇宙处于不断膨胀之中，1929年埃德温•哈勃发现遥远的星系似乎正远离我们而去，由此得出了哈勃体积的概念。在哈勃体积这个球形气泡所“包围”的区域内，所有的物体都会远离中央观察者，且速度会低于光速；与此相对应的是哈勃体积之外所有物体远离中心的速度会超过光速。该结论也是相对论的魔力所在，为我们打开了超光速太空旅行的大门。

　　广义相对论作为描述时空本身结构的理论，其没有惯性参照系，光速作为速度的限制是不适用的，因此在哈勃体积之外星系的远离速度比光速更快，但星系本身却不违反任何宇宙速度的限制。由哈勃体积可推出一个惊人的结论，严格地说我们观测的宇宙像是粒子视界，可观测的宇宙直径约为930亿光年。事实上，哈勃体积还与暗能量有关，后者决定了宇宙是否正在加速或者减速，如果哈勃体积膨胀，那么我们就可以看到更多可观测的宇宙。

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空间膨胀可超光速！