如果以光速飛行，我們能飛到465億光年外的宇宙邊緣嗎？

當人類通過肉眼遙望夜空時，所能看到最遠的地方只是銀河系中的一小部分。就算是在最近十幾年，人類掌握了先進的宇宙知識，宇宙還是一如既往的令人驚嘆。我們時常幻想，飛到宇宙的邊緣現實嗎？

宇宙的大小

當人類想要近距離觀察天空時，望遠鏡就被發明了，從那時起，我們對太空的迷戀更是有增無減。當口徑更大的望遠鏡被建造來時，我們可以更深入地觀察，直到數百萬乃至數千萬光年之外的河外星系。但這還不夠，更為強大的望遠鏡，比如哈勃太空望遠鏡和詹姆斯?韋伯太空望遠鏡相繼問世，它們能把我們的目光帶向宇宙的邊緣，帶向宇宙的最初時空。

現在我們知道可視宇宙包含了物質，星系和在地球上就能看到的現象。自從宇宙開始膨脹，在太空中發生的很多事件反射的光和信號都能到達地球。我們已經有能力探測到大約140億光年之外的光，這就是我們如何知道大爆炸大約發生在很久以前的事情。

宇宙深處

我們已經能夠觀測到宇宙最早階段的光——來自138億年前的宇宙微波背景輻射。由於宇宙空間一直在不斷膨脹，所以那些最古老的宇宙物質已經退行到宇宙邊緣，大約距離我們465億光年。換言之，我們的可觀測宇宙直徑約為930億光年。那麼，如果我們以光速朝向宇宙邊緣飛行，我們能到達那裡嗎？

神秘的宇宙邊界

根據狹義相對論，任何東西的局域運動速度都不會超過光速，只有引力波以及包括光子在內的沒有靜止質量的粒子才能在真空中以光速運動。光速是一個宇宙普適常數，每秒傳播大約3億米。由於宇宙空間的膨脹，導致遙遠星系以很快的速度在遠離我們，對於目前距離我們超過140億光年的星系，它們遠離我們而去的速度比光速更快，這似乎打破了光速不可超越的原理。不過，這種超光速現象是由星系之間的空間擴張導致的，星系本身在宇宙中的局域運動速度並沒比光速更快，所以並不矛盾。

膨脹的宇宙

太空旅行者可以在這場旅行中倖存下來嗎？

現在我們知道，就算是以光速去接近宇宙邊界也需要花費幾十億年的時間。人類只是凡胎肉體，想要在這場旅行中存活下來是不可能的嗎？

然而，根據狹義相對論，在不同參照系中的觀察者看來，時間和空間是不同的，如果我們在地球上測得速度達到光速99.9999999999999999745%的宇宙飛船所飛行的時間為Δt，宇宙飛船上的觀察者所測得的飛行時間為ΔT，那麼，這兩個時間之間存在以下關係：

鐘慢效應

其中v是宇宙飛船的速度，c是光速。

我們在地球上會認為飛船飛到距離我們140億光年之外的地方所需的時間大約為140億年，但飛船上的觀察者所認為的飛行時間僅為：ΔT=140×10^8×√(1-0.999999999999999999745^2)年≈10年。也就說，以如此接近光速的速度運動，飛船上認為飛行140億光年所需的時間為10年。這是因為狹義相對論的尺縮鐘慢效應，我們在地球上所認為的140億光年，在飛船上的觀測者看來僅為10光年，所以飛行時間只需10年左右。但無論怎樣，這艘宇宙飛船都無法到達宇宙的邊界，除非藉助蟲洞。

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