所見所聞所趣

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

宇宙膨脹的速度不是一個信號從一個地方到另一個地方的速度，所以是可以超過光速的。

說不能超過光速，是因為如果信號從一個地方傳播到另一個地方的速度，那麼會違反因果率。因果律是說，如果一個事情A是另一個事情B的原因，那麼B一定發生在A之前，不管實在什麼參照系中。

這是狹義相對論的推論，不是狹義相對論的基本假設。狹義相對論的基本假設是：1. 物理定律在不同的慣性參照系中都成立，慣性參照系是慣性定律成立的參照系，慣性定律是說物體如果不受外力，就保持靜止或勻速直線運動；2. 在不同的慣性參照系中，光速都是一樣的。

那麼， 怎麼由狹義相對論得到不能超過光速的推論呢？考慮一個信號某個時刻從甲地出發，這是一個事件；另一個時刻到達乙地。在每個慣性參照系的觀測者來看，這兩個事件有時間之差T和距離之差D， 距離之差D除以時間之差T就是信號在這個參照系中的傳播速度u。類似地，在另一個慣性參照系的觀測這來看，這兩個事件有時間之差T’和距離之差D’， 距離之差D’除以時間之差T’就是信號在這第二個參照系中的傳播速度u’。然後，如果在第一個慣性參照系中的信號傳播速度u大於光速，那麼只要第二個慣性參照系相對於當前慣性參照系的速度足夠大，即使小於光速，那麼，在那個慣性參照系中，信號的傳播速度u’是負的。也就是事件的時間順序發生了逆轉，也就是說先收信號，再發出信號。這當然是荒謬的。

但是宇宙膨脹不是信號的傳播，所以大於光速不會違反因果律。

物理文化與施鬱世界線

那麼關於宇宙膨脹，究竟是怎麼來的，為什麼現在科學家發現宇宙一定在膨脹呢？現在關於宇宙膨脹，有沒有什麼新的理論或者情況呢？我們現在就來解答一下。首先呢，我們知道愛因斯坦在1915年提出了廣義相對論。事實上呢，這個廣義相對論對於物理學家來講基本上是一個重磅級的突破，他是繼狹義相對論之後又一門新的重量級的物理學科。愛因斯坦用度規來描述時空，並且時空的度規等於該時空附近物質的分佈也就是能量動量張量。愛因斯坦並提出了他著名的場方程。然而在場方程當中愛因斯坦發現時空本身需要運動的，。這意味著宇宙不可能保持靜止，整個宇宙可能都在不斷地向外擴張。這是違反他的世界觀的，因為在當時的物理學家來看，宇宙本身是靜止的。為了使宇宙保持靜止，愛因斯坦加了一個常數項進去，這個常數項就是大名鼎鼎的宇宙常數。它使得原本在擴張的時空又重新縮了回來。

我們可以想象時空的彎曲，用一個度規項來描述，它等於這個時空周圍的物質分佈(張量)，隨著物質分佈的越來越多。時空的彎曲也就越來越明顯，時空就會擴張。這時在方程的前半部分，加一個常數進去，這個常數是收縮的常數，那麼時空就不會再膨脹了。

愛因斯坦利用這種辦法讓宇宙變得靜止起來，然而，隨後一位科學家愛德溫哈勃，突然發現宇宙其實確實在膨脹。他通過對宇宙星系的觀測，發現宇宙在紅移。紅移是什麼？就是多普勒效應中，遠離我們的運動物體傳回來的光顏色！靠近我們的叫藍移。哈勃用這種辦法證明了宇宙，可能在膨脹，愛因斯坦隨後便承認錯誤。這也是愛因斯坦承認的他所犯的最大的錯誤之一。

然而，沒想到的是，一百年之後，物理學家發現宇宙常數可能真的存在。為什麼存在呢，因為宇宙常數是一種相反的收縮力，它使得宇宙不膨脹，保持靜止狀態，但是，後來科學家通過對1a超新星的觀測，最後發現宇宙膨脹的速度實在是太快了，彷彿有一股莫名的力，讓宇宙反其道而行之，始終在加速膨脹。因此，科學家便猜測宇宙常數真的存在，但是這個常數是負數的。愛因斯坦，原本以為錯誤的理論，沒想到在此時又變得正常了起來，他恐怕也想不到吧。 於是，最後科學家便給這膨脹的、莫名其妙的力取了個名字，叫做暗能量。

我的答案就是這樣，希望能夠幫到你。

賴仲達

這個問題不好回答。本來不想回答。但還是說一下我的觀點。

我對人擇定律的理解：凡是超出人類邏輯、經驗範圍的、人類邏輯理解不了的事物，都是不存在的。因為人類可正確反映自然規律，並使自身永遠存在在宇宙中。

那麼，這個炸論是人類邏輯可接受的理論嗎？不是！人們自然要追問宇宙炸點前的時空是啥？是他自身的，還是他媽？宇宙他姥姥又是啥…，無窮追問。所以說，就算宇宙在膨脹，在進化發展，也不能輕易隨便說是從那個比質子還小的炸點上炸出來的！人類邏輯接受不了，人類沒法認識！

人們可以換一個角度思考宇宙膨脹。時空與物質能量不可分離。時空中存在基本的真空零點能。時空可以說是零點能“脹成”的。時空拓撲性質決定於這個零點能密度。時空膨脹可認為是時空零點能量密度在減小，或流動變化，而宇宙“體積”並沒變化。宇宙還是其“本身”，只不過是處於不斷運動、變化，甚至發展演化過程中而已，找其什麼起源，未來幾千年都不可能！何況人類真正發展才2百多年。關鍵是胡說八道誤導科學發展方向，這才是損害。

那麼，宇宙膨脹？還比光速快？這不知是那個混蛋在誤導人類的思維！確實很惡劣！如果宇宙膨脹，不要說光速，趕上聲速，你現在的感覺可能都不一樣了！如果真是光速膨脹，這太陽系，甚至地球月亮之間，你感覺如何呢？

宇宙就是宇宙它只不過是處於不斷運動、變化、發展、演化之中。無始無終，無邊無界；如果有，那還叫宇宙嗎？你自然會把其“媽”，他的外延再包括其中的！如果有，我們現在處的宇宙時空就“降級”成總總星系了！不能叫什麼宇宙！如果把現存宇宙的媽包括進來，還沒完，對不起，你現在的宇宙還得“降級”，還得將宇宙他姥姥也包括進來，如果還不行，那…。總之，人類用宇宙這個詞是代表至大無外的存在！

時空膨脹應當不是體積意義上的，更沒有光速級的體積膨脹。

譚宏21

首先，題主認為光速是不能被超越的，這只是一個相對而言的問題。根據愛因斯坦相對論裡描述：任何有質量或攜帶信息的物質都不可能超越光速。如果達到光速，物質質量便會加到無窮大。相反，相對論也認為，只要不攜帶任何能量和信息，超光速就是被允許的。那麼目前人類理論上或實證所知曉的超光速現象都有哪些呢？比如，科學界公認的有：量子力學的波函數，量子糾纏，快子，以及題主提到的宇宙澎脹等，這些超光速都是不違背愛因斯坦的狹義相對論的。因此，宇宙中超光速是真實存在的。

關於宇宙膨脹的超光速問題科學界是這樣解釋的：宇宙在爆炸誕生之初期，曾有過超過光速的暴漲期，至今一直以驚人的速度快速膨脹著。根據廣義相對論，宇宙中存在著物質和能量是宇宙膨脹的必然結果。因為宇宙中的物質，是有引力的，引力勝過膨脹，一切就會坍縮在一起。膨脹強過引力，宇宙就只有無限膨脹。宇宙中雖然存在物質和能量，卻是以空間形式的速度膨脹的，並不違反相對論定律，是允許超光速的。宇宙中任何地方都在無時無刻地膨脹著。科學家認為其膨脹速度是超越光速的。為什麼這麼講呢？因為光子永遠追不上宇宙的膨脹速度。假如光速比宇宙膨脹快，那麼光子就會到達宇宙中的任一個角落，其宇宙邊緣發出的光就會被人類觀測到，正是因為光子追不上宇宙膨脹的速度，才導致宇宙中傳來的光子永遠在朝我們飛來的路上，卻又無法到達。同時我們現在觀測到的來自遙遠天體的光，卻不能在連續的時間段裡觀測到天體連續發出的光，這也是因為空間膨脹的速度比光子快，由於距離越來越遠，觀測就出現了斷層現象。可見，古老光子的傳播速度是永遠跑不過宇宙驚人的空間膨脹速度的。從相對論理論來分析，宇宙膨脹速度必須要超過光子，否則光子就會以靜止的狀態存在。

謝謝大家瀏覽，我是科普作者“紅色高地”，希望下次問答與您不期而遇。下次再次！

紅色高地

準確的說：信息不能超越光速傳遞。宇宙空間膨脹是不攜帶信息的，所以他是被允許超越光速的。

超光速現象在宇宙中並不罕見

例如：將激光射向月面邊緣的A點，然後迅速的轉到月面另一邊的B點，然後我們測量光斑在A、B兩點間傳遞的速度，哈哈，我們能得到一個大於光速的速度！

這違背了相對論了嗎？你想多了……

我們看一下在這個過程中A、B兩點間有信息傳遞嗎？並沒有！所以這並沒有違背或者推翻相對論。

其實超光速現象在宇宙中並不罕見，但都沒有信息傳遞。例如：宇宙空間的膨脹速度就是超光速的，我們宇宙誕生了約137億年（算法不同，有幾個時間，取了一箇中間值），但我們觀測到最遠的距離有460億光年。所以宇宙膨脹速度遠遠大於光速。而且膨脹速度還在加快。

只要不攜帶信息,超光速就是被允許的，宇宙膨脹、量子力學的波函數、快子等超光速是不違背狹義相對論的。

講科學堂

超光速膨脹的宇宙中並不包含超光速運動。

解釋起來會複雜，可以用橡皮筋類比宇宙膨脹。先說錯誤的理解:拉扯橡皮筋兩端，橡皮筋不斷伸長，要在一個方向超光速拉長橡皮筋，端點必須超光速運動。

正確的理解:固定橡皮筋兩端，在中間任意取兩點，和橡皮筋垂直反向拉伸(如下圖所示，拉伸為波浪形)，此時，橡皮筋兩端的位置沒有改變，但是橡皮筋不斷伸長，伸長的速度大於拉伸速度。實際上在橡皮筋的每一點都反向拉伸才是宇宙膨脹的模擬，手不夠用，用任意兩點拉伸示意一下。很顯然，拉昇點足夠多時，用常規速度就可以使橡皮筋超光速伸長。

(固定兩端的橡皮筋，可以通過波浪形改變長度

為什麼宇宙膨脹是第二種？宇宙中並沒有一股力量拉伸宇宙膨脹。在宇宙空間中，會不斷產生新的空間，空間的增加是宇宙膨脹的原因。宇宙中任意兩點的空間位置並不會隨著宇宙膨脹而改變，兩點之間距離的增加是因為產生了新的空間，和橡皮筋第二種情況相同。

既然宇宙膨脹是第二種情況，超光速遠離的物體，實際上空間位置並沒有改變，也就沒有超光速運動的說法。這也是曲速引擎的理論基礎:通過壓縮和擴張空間可以實現“超光速”。

嘮科請留步

誰測過澎漲速度，誰看到過宇宙澎漲，只是推測而已，就給以肯定是不符合客觀規律的。宇宙澎漲是依據觀察到了天體有紅移現象，科學上無法解釋，只能推測宇宙處在澎漲運動狀態，是否符合宇宙存在規律，就沒人證實了。在觀察方面，證實天體紅移量是與距離成正比的，這就是說存在的天體距離越遠，本身存在的紅移量越大。推測宇宙在澎漲，澎漲速度只能是越來越快，到宇宙邊緣處將無窮超光速，這是怎樣的運動規律，不會是宇宙超能力吧！

宇宙大爆炸中心處力最大，這是普通常識，爆發力與距離成反比。宇宙大爆炸是澎漲的第一推動力，不支持澎漲運動越來越強，一個是增強，一個是在減弱，雙方矛盾。既然認定宇宙澎漲是宇宙大爆炸得來的，符合天體紅移現象，但不符合紅移量與距離成正比的事實，得推測的宇宙澎漲在客觀上不存在，天體紅移再去尋求新的科學解釋吧！有科學家的頭腦，有集體智慧存在，還怕解釋不了，個人的能力是有限的，解釋不了紅移現象。

蘭天196926837

踏浪而來37326050

你好！

回答你這個問題的前題是，目前宇宙的膨脹速度並沒有超過光速，只不過它還是在繼續膨脹擴大而已。

我們不能總用我們看到最快的東西來衡量宇宙，光只不過是宇宙中很小的一部分，它是宇宙誕生後的一個產物，你用宇宙的產物來衡量宇宙那是不對的，不是一個正確的參考系。宇宙這麼大，我們如今僅僅才能觀測到宇宙的百分之幾，而今我們說光速是最快的，只不過是以它為基礎，發展一個讓人可以認知的科學而已，說不上隨著我們人類進一步的發展，會發現一種比光速還要快的科學為基準呢。

我們現知宇宙中夠遠的兩點，膨脹和退行速度超過光速，這並不違反相對論，同時也意味著如果距離足夠遠的兩點，光是無法從一點傳到另一點的，因為在有限的時間內光走過的距離總是要小於膨脹增加的距離。

我們觀測到宇宙有137億年，就是根據現有退行速度17.2公里每秒百萬距，326萬光年算出來的，這樣經過137億年的宇宙已經膨脹到460億光年了，因此我們看到的好多河外星系，現在退行的速度已經大於光速了，它們發出的光是到不了地球的，我們看到的光是它們在幾十億年前發出來的。

因此在我們的感覺中，好像是宇宙的膨脹速度超過了光速，其實那隻不過是時間和空間欺騙了我們的視覺而已！

田園書香

這小事太簡單了,反正說白了也難以被絕大多數人類所接受,更多的必是反對而已.事實卻是:人類科學所理解的光速是在三維空間裡的光速,所以會誤以為不可超越這個數值.但四維~十維空間裡的光速皆有完全不同的數值（具體公式也已求證）,這顯然己嚴重超出常人的想象力與理解力了,故就不必多言更好.而我們宇宙膨脹速度全是遵循宇宙九維空間法則,決不是遵循三維空間法則,這就使常人無法想象了耶.所以宇宙膨脹的速度定是明顯高於三維空間的光速了.

順便告知你另一小知識,當然也是常人無法想象的小知識:

2018.1.20統計:
我們的宇宙----"如來宇宙"由於前階段的大力奪取許多個外宇宙精華,從而導致"如來宇宙"直徑己經爆漲到157896.71億光年.最初"如來宇宙"創造成功後的直徑僅有5000億光年.

關鍵字: 速度 地方 科學