難道愛因斯坦錯了？為什麼宇宙能膨脹得比光速還要快？

由於暗能量使宇宙膨脹得更快，它可能會刺激一些非常遙遠的星系明顯地比光速運動的快。這張哈勃深場圖像顯示了迄今為止觀測到的最遙遠的星系。

宇宙怎麼能膨脹得比光速還快?

這似乎是不可思議的，不是嗎？一遍又一遍地告訴我們宇宙的最高鐵律：沒有任何東西（絕對沒有任何東西）能比光速還快。對，這就是定論。關於這個問題，沒有什麼可說的了。

天文學家們也來了，他們總是為有機會打亂自己的舒適區而興奮不已。他們用一個簡單的觀察來解釋：一些星系正在遠離我們，比光速還快。到底發生了什麼事?

大背景

首先，重要的是要注意我們生活在一個膨脹的宇宙中。每一天，星系之間的距離都越來越遠——平均而言。在一般膨脹的局部有一些輕微的運動，這導致了仙女座星系朝著銀河系的碰撞方向前進。但總的來說，在最大的宇宙背景中，星系之間的距離越來越遠。

這種擴張的一個關鍵特徵是它的均勻程度。想像一下，一群人站在一塊有彈性的布料邊緣，用力拉。讓我們假設他們編排得很好，能夠以同樣的速度向後走和拉。站在中間的你，會正確地觀察到你的「宇宙」正在膨脹：任何放置在這種結構上的物體都會慢慢地遠離你。

因為有彈性的東西是有彈性的，靠近你的織物上的物體會以一定的速度移動，但是離你較遠的物體會以更快的速度移動。即使做牽引的人以恆定的速度運動，明顯的拉伸也隨著距離的變化而變化。我發誓這是真的，你甚至可以在家裡自己嘗試一下!

現在，讓我們跳到宇宙中。就好像一群人站在宇宙的邊緣，輕輕地拉著時空的結構，拉伸它。埃德溫·哈勃是第一個測量膨脹率的人。他得到的數字錯得離譜，所以我就不提了，但他的努力是有好處的。更現代的數值是68公里每秒每百萬秒（km/s/Mpc），誤差為正負2，但足夠接近。

我知道，我知道，你可能一直都理解的很好，直到那個奇怪的「每百萬秒」突然出現。這是一個距離：1百萬秒是100萬秒，也就是326萬光年。

這意味著如果你觀察一個1百萬秒遠的星系，它看起來將以每秒68公里的速度遠離我們。如果你看一個2百萬秒外的星系，它會以每秒136公里的速度後退。三個百萬秒差距？你得到它了！每秒204公里。持續不斷：每百萬分之一秒，你就能使遙遠星系的速度增加68千米/秒。

超越限制

所以計算起來很簡單：在某一點上，在某個令人討厭的距離上，速度超過了尺度，超過了光速，所有這些都來自於空間的自然、有規律的擴張。

是的，這個星系的運動可以被解釋為「速度」：你可以測量到它的距離，等一會兒(公平地說，一段非常非常長的時間)，然後再測量一次。距離除以時間等於速度，我保證你測量的速度可以比光速快。

不，這不是問題。

絕對速度極限的概念來自狹義相對論，但誰說過狹義相對論應該適用於宇宙另一端的事物呢？這是更一般理論的領域。這樣的理論，廣義相對論。

的確，在狹義相對論中，沒有任何東西能比光速運動得更快。但狹義相對論是一個局部性的物理定律。換句話說，這是局部物理定律。這意味著你永遠也不會看到一艘火箭飛船以比光速還快的速度從你面前飛馳而過。局部運動，局部法則。

但是宇宙另一邊的星系呢？這是廣義相對論的領域，廣義相對論說：誰在乎！那個星系可以有它想要的任何速度，只要它遠離你，而不是面向你靠近。

它比這個更深。像定義良好的「速度」這樣的概念只有在空間的局部區域才有意義。 你只能測量一些東西的速度，並且當它在附近以及狹義相對論規則適用時，才實際上稱它為「速度」。在遙遠的地方，比如我們談論的星系？如果它不接近的話，它就不能用狹義相對論所關心的「速度」來表示。

狹義相對論並不關心遙遠星系的速度——超光速或其他的速度。你也不應該。

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