為什麼星系能超光速退行，光不是最快速度麼？它們有半毛錢關係？

2020-10-18 星辰大海種花家

其實這話題前後並沒有直接關係，而且需要將它分成兩個部分獨立討論，因為兩者陳述的是不同的不想幹的觀點，我們先來討論下宇宙膨脹的話題。

一、宇宙正在膨脹？

從宇宙大爆炸論開始，宇宙誕生的過程就一直備受質疑，當然在上世紀七十年代形容宇宙誕生並不是爆炸論，而是暴漲論，兩者似乎沒有差別，但前者更容易貼近普通大眾！比較諷刺的是「大爆炸」這個形容詞還是一位反對宇宙暴漲論的反對者譏諷之語，但事與願違，宇宙大爆炸實在過於貼切，一時間風靡全球！

宇宙暴漲的證據一：

哈勃紅移

遙遠星系的退行速度與距離成正比，哈勃通過十數年對遙遠星系觀測發現，在觀測範圍內，退行速度與紅移保持基本良好的線性關係，即越遠的位置紅移值越大！

當然發生紅移的可能性有兩個，一個是天體在遠離，而這就是天體發出的光發生紅移的原因，因為天體的移動將光波長拉伸，我們看到的就是頻率降低波長變長的光線，從光譜上來觀測，就是整體朝著低頻端移動，而可見光在低頻表現為紅色，因此這就是紅移的來源，反之則是藍移！

而另一個可能就是天體不動而空間在移動，或者空間+天體都在移動，我是天體在動還是空間在動，在大部分時候我們可以觀測器橫向移動的分量來判斷天體的運動方式，如果只是遠離或者靠近地球則比較難判斷，不過有一個比較有趣的現象，我們觀測到所有遙遠的天體都是遠離的，即使作為天體運動而宇宙不動的觀點支持者，也不得不認為這有些詭異，但宇宙的膨脹可以完美的解釋這個疑問！

宇宙暴漲的證據二

宇宙微波背景輻射（CMB）

這是宇宙暴漲時期遺留輻射的最好解釋，暴漲初期，天體尚未形成，只有緻密高溫的原初等離子體，待宇宙冷卻到某個溫度時質子和電子結合形成中性氫原子，宇宙逐漸晴朗，在「光子脫耦」後開始自由傳播，但隨著空間膨脹，光子波長被拉長，能量變得更低，而宇宙微波背景輻射就在「最後的散射面」處形成！

「最後散射面」是指我們由光子脫耦時的放射源接收到光子的來源點在空間中的集合。

我們的宇宙躲不開宇宙微波背景輻射的包圍，它有一些不均，但分布是全向的！

宇宙暴漲的證據三

原初元素豐度

指得是在宇宙從暴漲開始後約3分鐘時，原初的核聚變停止，因此可以從宇宙大爆炸模型中推算出此時的各種元素豐度，和觀測到的早期天體的元素豐度對比，兩者一致性比較高！

至少到現在為止，宇宙大爆炸理論依然宇宙誕生最合適的理論，因為無論是哪一種宇宙誕生的理論都繞不過去這三個坎，也許未來會有更合適的理論來解釋宇宙誕生，但仍然要面對這幾個因素！

二、宇宙正以多快的速度在膨脹？

從哈勃總結出宇宙正在膨脹的結論以來，膨脹的速度測定一直都是大家津津樂道的話題，因為從最初時的550千米/秒/百萬秒差距，到2013年時普朗克衛星測定的67.8千米/秒/百萬秒差距的值居然差了將近8倍，當然您不要認為科學猶如兒戲，因為觀測技術不斷進步，不斷加入修正參數，自我糾錯也是科學必備素質！但哈勃常數卻從來都沒有一個統一值，因為以不同的參考與測量方法，會得出一個相差比較大的數值！

67.8千米/秒/百萬秒差距釋義：在每隔百萬秒差距（326萬光年）的距離上，宇宙膨脹的速度增加67.8千米/秒

1、ΛCDM測量模型

利用蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應進行的X光高紅移群以及微波波長的觀測，與宇宙微波背景輻射各向異性的量度和光學調查對比，測定哈勃常數值約為67千米/秒/百萬秒差距

2、哈勃關鍵計劃測定

2001年5月，卡內基天文臺的Wendy L. Freedman博士主導下，利用哈勃空間望遠鏡進行了一次最為精確的光學測量，確定哈勃常數的值為：72±8 千米/秒/百萬秒差距。

3、威爾金森微波各向異性探測器WMAP的數據

以最高精度的宇宙微波背景輻射為標準，在2008年時測定的哈勃常數值為71.9 +2.6 −2.7 /千米/秒/百萬秒差距（上限 +2.6，下限−2.7 ）！

4、錢德拉X射線天文臺的觀測

2006年9約，馬歇爾太空飛行中心利用錢德拉X射線觀測衛星的數據，精確測得數據是77千米/秒/百萬秒差距，誤差為±15%！

可能數據有點不一，因為參考的對象不一樣，都可能存在一些誤差，但這並不妨礙宇宙正在膨脹，那麼宇宙在哪個位置膨脹速度將超過光速呢？我們取值普朗克衛星的觀測數據67.8千米/S/百萬秒差距！

L=光速/哈勃常數×百萬秒差距=14421.71418億光年外宇宙膨脹的速度為光速，之外則將超過光速！

三、宇宙膨脹上限與光速有關係嗎？

我們知道宇宙中速度的上限是光速，但這並不是無條件的，因為有三個前置因素：

1、信息無法超過光速

2、物質專遞無法超過光速

3、能量傳遞無法超過光速

這幾個限制把我們所能想像的一切空間都給堵死了，無論怎麼去扒光速的漏洞，都會被這三個前提所堵上！但上帝關上了所有們和窗戶的同時，給我們打開了一扇空間膨脹的門，它不傳遞信息，也不傳遞物質，更不傳遞能量，它的膨脹不受光速限制，它存在於我們周圍，但卻需要頂尖的空間控制技術才能達到！不過宇宙卻由於暗能量的作用下一直在膨脹中！

但這只是現象，我們還未了解到其中的本質，空間是一種什麼樣的結構，它又是如何無限膨脹而並不被撕裂？可能這是我們所難以理解的地方，愛因斯坦的廣義相對論可以解釋空間扭曲與無限扭曲到極點的黑洞，但卻不能描述膨脹的空間是怎麼來的，因為這需要引入負能量的概念，而暗能量就是在這種條件用背宇宙膨脹這口黑鍋的！

宇宙正趨向於無限，這是天文學家測量的結果，但根據我們技術手段卻只能觀測有限宇宙的一部分，不得不說整個宇宙對人類都是」惡意「的！但如果不是這樣，黑洞洞的宇宙又如何吸引大家的注意呢？

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