宇宙膨脹速度真的大於光速嗎？

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？

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布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。

我們可以想像時空的彎曲，用一個度規項來描述，它等於這個時空周圍的物質分布(張量)，隨著物質分布的越來越多。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。

超光速膨脹的宇宙中並不包含超光速運動。很多人錯誤地理解了宇宙膨脹，差之毫釐，謬以千里。

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，拉升點足夠多時，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」。

PS：未經同意不得轉載（圖片來源網路）

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