星空探索者

現在人們熟知的光速不變和光速不可被超越的思想大部分都來自於愛因斯坦的廣義相對論，廣義相對論認為我們的宇宙中信息傳遞的速度不能超過光速，任何有靜止質量的物體也不能達到或者超過光速。

目前為止人類在宇宙內還沒有看到違反廣義相對論的例子，但是宇宙空間本身是不受相對論制約的，所以宇宙才能一直超光速膨脹，而且宇宙目前為止還在超光速膨脹，這也意味著我們永遠無法看到宇宙的全貌。

科學家通過研究發現我們的宇宙中其實存在著巨量的暗物質和暗能量，而我們平時看到的物質只佔宇宙物質總量的5%，科學家認為暗物質和暗能量才是我們宇宙加速膨脹的“罪魁禍首”

光速不可被超越僅僅是指宇宙空間之內，所以宇宙空間才能一直超光速膨脹，但是科學家們擔心如果宇宙一直膨脹下去的話，密度會越來越低，最後宇宙中的所有原子都會被宇宙膨脹所撕裂，宇宙將會死亡。

宇宙探索未解之迷

原因很簡單，歸根結底就是宇宙在膨脹。

當然宇宙總體膨脹速度肯定是低於光速，要不然我們就無法看見遙遠星系的發出來的光線了。

題主的說的宇宙年齡和半徑數據有點老了，最新觀測認為宇宙的年齡是138.2億年，宇宙半徑460億光年。

當然宇宙還存在過超光速膨脹，不過那是在宇宙誕生之初極短的時間內發生的。這就是宇宙的暴漲理論。

該理論認為宇宙在奇點大爆炸後的10^-36 s~10^-32s這段時間內，呈指數爆炸增長，四種作用力也是在這段時間分開的。物質，時間，空間也是在這段時間內的拓展的。宇宙在這段時間一共經歷了100次大規模加速膨脹。每一次加速都會導致宇宙體積膨脹一百萬億億億倍。光速還趕不上這樣的膨脹速度的。

當然，宇宙不可能一直暴漲。在大爆炸10^-32秒之後，宇宙開始冷卻下來，膨脹速度也下降了。這就是宇宙減速時期。之後宇宙又經歷了加速膨脹時期。我們目前就處於宇宙的第三個成長時期，也就是加速膨脹時期。

當然，現在很多人質疑大爆炸理論，但又拿不出比它更有力的證據。宇宙大爆炸理論源於哈勃發現了引力紅移現象，並推測出宇宙加速膨脹的結論。只要自然規律不變，那麼逆著時間軸，我們自然可以推算出宇宙在縮小，直到一個奇點上。

科學家推算，人類現在看到460億光年外的光，是在大爆炸很長一段時間後發出的。當然，大爆炸之初的光很多還沒有抵達地球上。

科學認識論

光速是光相對於空間的運動速度，宇宙膨脹是空間本身的膨脹。光速是世界上最快的速度，物體在空間中的運動無法超過光速，但是宇宙本身和空間本身的膨脹不受光速限制。

光年這個詞很受大眾媒體的歡迎，這個詞因為涉及時間和空間的概念，導致不少人認為“xx億光年外的天體看見的就是發生在xx億年前的事”，這個理解其實是有問題的。

上圖：2MASS巡天圖

實際上，當我們看到來自某個天體的光的時候，根據宇宙學模型的計算（具體數值可能會因為模型參數不同而所有差異，但總的來說我們的宇宙學模型是越來越好了）：

如果一束光在宇宙中跑了1.39億年，那麼發光的天體現在離我們1.39億光年；

如果一束光在宇宙中跑了13.0億年，那麼發光的天體現在離我們13.7億光年；

如果一束光在宇宙中跑了104億年，那麼發光的天體現在離我們173億光年；

如果一束光在宇宙中跑了126億年，那麼發光的天體現在離我們261億光年；

如果一束光在宇宙中跑了137億年，那麼發光的天體現在離我們404億光年；

從上述計算結果可知，當發光天體離我們比較近時，比如幾億光年以內，宇宙膨脹的影響可以忽略，一束光跑了幾億年，對應的發光天體現在可能還在幾億光年遠的地方。

上圖：我們所在的本超星系團

當發光天體離我們比較遠時，比如幾十、上百億光年，宇宙膨脹的影響就相當明顯了。

假設有104億年前發出的一束光，在這束光跑向地球的過程中，發光的天體以0.8倍光速的速度高速遠離地球（因為在這束光跑向地球的漫長過程中，光源相對地球的遠離速度是變化的，所以這裡的0.8倍光速可以理解成是一種平均速度，下面也是同樣道理），所以等這束光到達地球的時候，發光的天體已經跑到離地球173億光年遠的地方了。

上圖：除了常見的用吹氣球比喻宇宙膨脹之外，還有烤葡萄乾麵包這種看起來更好吃的比喻方式。

同樣的，假設有137億年前發出的一束光，在這束光跑向地球的過程中，發光的天體以0.999倍光速的速度高速遠離地球，所以等這束光到達地球的時候，發光的天體已經跑到離地球404億光年遠的地方了。如果某個發光天體離得再遠一點，比如現在離我們425億光年，那麼（平均看起來）它會以光速遠離地球，它發出光沒有足夠的時間到達地球，導致它現在處於我們可觀測的宇宙之外。

宇宙浩瀚無垠，個人水平有限，圖片來自網絡。如有疏漏，請多指教。

喬小海

在137億年前，我們的宇宙還是一個奇點，裡面充滿了能量，溫度是也是非常的高。就在一刻，它爆炸了。宇宙爆炸的速度是驚人的，已經超越了光速的好幾倍。僅僅就在一秒鐘的時裡，宇宙就有了太陽系的大小。

宇宙接著膨脹，越來越大。由於宇宙的膨脹，宇宙自身的熱量逐漸從一個很高的溫度降了下來，使宇宙的生命有存在的可能。否則宇宙太熱了，根本無法使生命生存。

現在宇宙還在超光速膨脹，並且這種膨脹還在加速。但根據愛因斯坦的相對論，有靜止質量的物質是不可以得到光速的。但是唯一合理的解釋是，宇宙的膨脹，是因為宇宙中有一些暗物質暗能量 ，這些暗物質不會反射輻射，是我們無法觀測到的。是暗物質在加速宇宙的膨脹。

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時間史

宇宙誕生137億年然後膨脹了420億光年這並沒有什麼問題，而且宇宙膨脹可能還遠遠不止這麼多。因為宇宙的膨脹速度本身就是超越光速的。

那麼就會有人有疑問了:光速不是宇宙中的最快速度嗎，如果宇宙膨脹的速度超越光速的話，那麼宇宙中光速最快是不是有問題呢？其實光速最快沒有問題，問題的關鍵就在於這個膨脹速度是如何定義的。

137億年前，宇宙從一場大爆炸中誕生，初始時期宇宙是一個質量無限大，密度無限大，而體積無限小的奇點，奇點發生了熱膨脹導致爆炸，宇宙就由此誕生。但是奇怪的是，科學家們發現，宇宙的半徑可能遠遠不止137億光年，那麼就有人會有疑問了:宇宙膨脹的速度超過光速了嗎？是的，宇宙膨脹的速度超越了光速。

其實宇宙膨脹的速度跟物體運動的速度是兩個不同的概念，想要搞清楚宇宙膨脹是什麼，首先就得知道膨脹率。膨脹率是什麼呢？膨脹率是一個與時間還有距離相關的量。

那麼宇宙膨脹率究竟有多大呢？根據最新測得的數值，宇宙膨脹率是73.8公里/秒·百萬秒差距，這是什麼意思呢？意思就是說，當一個星系與地球的距離每增加100萬秒差距（3.26百萬光年）的時候，它離我們遠去的速度每秒就增加73.8公里，簡而言之，在每增加326萬光年的距離上，星系遠離地球的速度就增大73.8千米/秒。

有一點要明確的就是這裡超越光速的宇宙膨脹速度並不是指宇宙中星體遠離的速度，宇宙膨脹指的是宇宙空間的膨脹趨勢。這就好比如把葡萄放進生麵糰裡面，然後放到烤箱裡面去烤，隨著麵糰的膨脹，葡萄乾會慢慢散開，但是在相同的時間裡，一開始距離近的葡萄乾的離開距離是要少於一開始就離得遠的葡萄乾之間的距離的，所以就表現為一開始離得遠的葡萄乾相互遠離的速度也就更大了。但是這和光速是不同的概念，就好比如拿跑步的速度和吹氣球的速度相比一樣，兩者根本就不是一個定義。

鏡像宇宙

答：標題說法有誤，我們的宇宙年齡是138.2億年，但是宇宙膨脹了絕對不止400多億光年（半徑）。

科學上常說的宇宙半徑460億光年，指的是以地球為中心的可觀測宇宙範圍，不是整個宇宙的範圍，而整個宇宙究竟有多大目前無法得知。

當前解釋宇宙起源最好的理論，就是宇宙大爆炸理論，大爆炸模型認為，我們宇宙從138.2億年前開始膨脹，期間經歷了暴漲階段—減速階段—加速階段。

目前宇宙處於加速膨脹階段，膨脹速度是67km/s/Mpc，根據宇宙大爆炸理論計算，我們可觀測宇宙的真實直徑是920億光年（半徑460億光年）。

宇宙膨脹速度表明，宇宙間相距146億光年以上的兩地，因為宇宙膨脹導致的退行速度將大於光速；也就說是，我們可觀測宇宙內遙遠的兩地，目前膨脹速度已經超過光速了，一地現在發出的光線，將永遠無法到達另外一地。

之所以我們還能看到可觀測宇宙邊緣發出的光，是因為這些光線早在138億年前就發出的，按照當時的膨脹速度就沒有超過光速，所以我們現在有幸能看到這些光線。

至於可觀測宇宙之外的世界，因為光速和時間的限制，我們現在沒有任何辦法對其進行觀測，大爆炸理論也無法計算整個宇宙的大小；或許整個宇宙的大小，比我們可觀測宇宙還要大10^25倍，甚至更高。

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艾伯史密斯

這個問題，沒有一個說清楚的，要麼牽強附會，要麼以訛傳訛。這種怪現象，不排除：學術上崇洋媚外，依然陰魂不散！

一箇中學生的數學物理知識，足以證偽“宇宙大爆炸理論”，亦可證實有多少偽科學推崇者。

一，宇宙空間無窮大：①V0=∞，其中，V0是宇宙最初體積。這個公理，本身足以證偽宇宙大爆炸！！！

既然宇宙空間，本來就是無窮大，足夠任何一個天體，在其間作任意遠的運動，都包含了，請問，要往哪裡膨脹？

宇宙大爆炸的邏輯是：Vk=kV0，Vk是宇宙爆脹體積，k是爆脹率，且k=1,2,...∞。進而有：②Vk=k∞，甚至：③Vk=∞∞。即，無窮大可以變成k倍無窮大，也可無窮大倍無窮大。

結論：公式①可以是第一公理，是宇宙物理學必須遵守的鐵律。公式②③是荒謬的，也是反人類思維。宇宙是一個“無限體系”，試圖用氣球面包橡皮筋等“有限體系”，類比宇宙空間，純屬詭辯。

二，引力紅移是光子降頻現象。

遙遠的某個恆星，最初發出的電磁波是伽瑪暴，設頻率數量級：υ0=10^22Hz。

該伽瑪暴，在遠去深太空的歷史長河中，光能不斷衰減，頻率不斷下降，大致是這樣的：伽瑪暴→紫外線→可見光線→紅外線→短波→中波→長波。其中，伽瑪線→紅外線，就是哈勃望遠鏡發現的“引力紅移”現象。

三，計算M31與太陽到哈勃的降頻模式。

（一）造父變星，作為量天尺，可以證偽宇宙大爆炸。造父變星（Cepheid）是一類高光度週期性脈動變星，也就是其亮度隨時間呈週期性變化。因典型星仙王座δ而得名。由於根據造父變星周光關係可以確定星團、星系的距離，因此造父變星被譽為“量天尺”。造父變星在可見光波段，光變幅度0.1～2等。光變週期大多在1～50天範圍。由於造父變星具有確定的周光關係，在測量星團、星系的距離時，只要觀測到其中的造父變星，就可以利用周光關係確定它們的距離，哈勃正是得益於此。

仙女座最著名的是M31星系，象銀河系一樣龐大。距離我們大約200萬光年，是肉眼可見的最遠的天體。

請問，如果宇宙大爆炸，所有星系的造父變星，還能作為“天尺”嗎？

且看M31降頻模式：伽瑪暴→紅光線，

哈勃距離：r3=200萬光年=5.7×10^22m，

對應波長 ：λ3=700nm =7×10^-7m，

對應頻率 ：υ3=c/λ3 =4.7×10^14Hz。

頻率比距離：υ3:r3≈10^-8 Hz/m。

（二）日光與日地距穩定，證偽宇宙大爆炸。

太陽降頻模式：伽瑪線→紫外線。

日地距：r4=1.5×10^11m，λ4=10^-10m。

紫外線頻率：υ4=c/λ4=3.3×10^19Hz。

頻率比距離：υ4:r4 =10^-8Hz/m。

M31星系與太陽，從它們降頻與距離的比值來看，可以得出“降頻定律”：光源輻射的電磁波到達哈勃望遠鏡的距離（r）與電磁波的降頻幅度（υ0/υ）成正比，而與光源是否遠離膨脹無關。即 ：r=kυ0/υ。

k是實測數據統計的比例常數。作為不精確的估算，以日光為例，

降頻常數：k=rυ/υ0=1.5×10^11×3.3×10 ^19/10^22=4.95×10^8m。

進而計算微波背景，其波長7.35cm，

背景頻率υ=c/0.0735=4.1×10^9Hz。

光源-哈勃之距 r= kυ0/υ=1.21×10^21m，1ly=9.46×10^15m，則r=1.28×10^6光年，

即微波背景形成時間為128萬年。

若要138億年，可以反推，背景應是超長電磁波。138×10^8×9.46×10^15=8×10^22/υ，

υ=6.1×10^-3Hz，λ=3×10^8/(6.1×10^-3) =5×10^7km, 波長5000萬千米，怕是引力波。

從虛構大爆炸理論，再虛構一個138億光年的爆脹奇點，460億光年的半徑，這麼說，宇宙有中心了？有邊緣了？奇點在哪呢？

結論：引力紅移，只是電磁波深入太空的能量衰變的降頻現象。降頻定律，可能作為探測天體距離的一個途徑。

物理新視野

光速是世界上最快的速度，那為什麼宇宙137億年膨脹了至少460億光年？

其實可觀測宇宙就達到了930億光年左右，但即使宇宙在這138.2億年裡以光速膨脹，最多也就只膨脹了138.2億光年的半徑，那麼這930光年的直徑又是怎麼來的呢？

很明顯這宇宙膨脹肯定超過了光速！這一點是毋庸置疑的，而且空間的膨脹並不受光速限制，從暴漲開始的10^-32S之內，宇宙即從一個原子大小膨脹到了光年級別，當然此時暴漲即宣告結束，但膨脹卻併為結束！下圖為宇宙膨脹與實踐的比例

儘管我們宇宙膨脹的速度在減慢，但整體上空間也在增加，而膨脹卻在宇宙的任意點發生，也就是每一個普朗克長度構建的空間，那麼累計起來的速度將十分驚人，根據普朗克衛星測定哈勃常數：68.7KM/S/MPC測算，宇宙約在144.1億光年外膨脹超過光速！而這會隨著距離的增加越來越快！

未來宇宙的幾種結局，從圖片的形狀我們也能猜到未來的走向，按我們觀測到的物質比例來看，也許宇宙走向無限膨脹可能是最為現實的結局！除非在遙遠的未來出現一個空間彈性收縮！或者現在的膨脹完全是因為暴漲時代所帶來的餘威！最終在這個拋物線的頂點過後將漸漸走向收縮！不過至少在現在看來，似乎沒有任何跡象表明宇宙會在未來回歸坍縮！

距離(x軸)與膨脹率(y軸)的示意圖，和過去的暴漲時代是一致的，但現在仍在擴張。請注意：這些點無法構成一條直線，這表明膨脹率是隨時間變化而變化的。

星辰大海路上的種花家

宇宙的年齡其實一直都沒測準，因為哈勃常數也一直測不準，目前用三種方法測到的哈勃常數並不相同。按照目前最新確定的宇宙年齡大約是138億年。

而宇宙誕生（也就是膨脹開始）到現在的138億年裡，宇宙已經不知道膨脹到多少光年了，我查過，也問過，查不出來_(:D)∠)_…而現在所說的宇宙半徑至少465億光年（不是420億光年）也有數據說是460億光年，反正這個數字也是跟哈勃常數一樣測不準，偶爾變一變_(:D)∠)_

這個465億光年並不是宇宙的實際半徑大小，而是可觀測宇宙的理論半徑大小。。這也是根據哈勃常數來的。這個可觀測宇宙的理論半徑是這樣理解的：隨著宇宙膨脹，我們能看到的138億年前發光的星系所在位置隨著空間膨脹，現在離我們465億光年了。

那麼問題來了，光速極限與宇宙膨脹矛盾嗎？答案當然是不矛盾了。•ᴗ•光速極限簡單可以理解為任何物質粒子在時空局域內的運動速度不能超過光速，也就是從A點運動到B點的過程不能超光速。但是宇宙膨脹是A點與B點之間的空間膨脹了，也就是說兩點間的空間增大了，空間膨脹本身不受相對論效應約束，因為它本身不產生相對論效應。也就是說空間膨脹所產生的“速度”並不會產生時間膨脹、尺度收縮和質量膨脹這些相對論效應。

宇宙膨脹目前是個未解之謎，我們目前還不知道它為什麼會膨脹，有待以後科學理論發展對其給出合理解釋。

星宇飄零2099

物質不能超光速是因為按照狹義相對論，速度約接近光速，質量會無限大，但這不代表空間本身不能超越光速，空間本身不具有質量，也無法作為參照物，即使空間超光速運動，空間內的物質也不會有什麼變化，曲率引擎就是利用這個“漏洞”，進行偽超光速運行，為什麼叫“偽超光速”呢？因為攜帶引擎的飛船相對自己周圍的空間是低於光速的，但是曲率引擎發出的引力波卻可以使空間可以產生漣漪，形成“波浪”，波浪傳遞的速度超越光速，飛船就在“波浪”裡，雖然飛船相對“波浪”空間沒有超越光速，但是“波浪”空間本身帶著飛船進行超光速運行，這裡的超光速是相對於極遠處的恆星，這樣就在沒有打破物理限制的情況下超越光速。空間膨脹也可以作為相似的理解，空間膨脹是可以超越光速的，但空間的膨脹會使物質之間的距離增大，形成紅移，也就是降低光的能量，為什麼只能看到137億光年的光?或許是因為137億光年以外的宇宙膨脹速度太快，以至於光波經受不了這樣速度都拉扯，在還光還沒到達地球之前就波長已經被拉扯到大於可見光的波長，已經無法看見，但是以微波形式存在，為什麼宇宙有420億光年，因為可見光只是電磁波中很小的一段存在，光的波長被拉長到可見光以上時，便成了微波，所以我們的望遠鏡除了光學望遠鏡還有很多其他望遠鏡，這些望遠鏡就是為了觀測不可見光，這樣，以420億光年偽分界點，420億光年以內的空間膨脹速度不足以使光經過420億光年的距離完全失去能量，而420億光年以外的光，在到達地球以前就已經失去了光的能量。420億光年處的光到達地球不一定需要420億年，光速是絕對的，就是光速在超光速的空間裡運行，速度無論是相對什麼東西都是光速，光速不受空間運動的影響。

關鍵字: 宇宙 光速 宇宙空間