早期宇宙膨胀超过光速？竟然不违反爱因斯坦相对论？

谈到宇宙膨胀，就不得不先提到红移这个物理名词。我们对宇宙膨胀的判定，就来自于对星体红移现象的观测。

或许你早就经常听到天文学家和宇宙学家谈论 "红移 "一词，知道它跟宇宙的膨胀和光的"拉伸"有关，但具体是什么原因呢？

宇宙的膨胀究竟是如何拉伸光的？

为了理解红移，我们必须首先追溯到宇宙诞生那一刻。

目前主流理论认为，我们所在的宇宙来自于一场奇点大爆炸。

并且从宇宙137亿年前大爆炸产生以来，宇宙就一直在不断膨胀。也就是说，我们至今依然生活在一个膨胀的宇宙中，平均而言，每一天星系之间的距离都越来越远。所有宇宙天体发出的光线，穿越浩瀚的宇宙空间到达地球的这段时间里，宇宙的体积仍然在不断增大。

而宇宙不断膨胀伴生的后果就是宇宙光线（本质是电磁波）的 "波长"被拉长了。

打个比喻，就像你在气球上画了一条波浪线，如果气球被充气变大，那这条波浪线自然也会被拉长。

红光的波长大约是蓝光的两倍，在可见光谱内，宇宙的拉伸会使这些光的波长向光谱的红色一端移动，故因此被形象地称为 "红移"。而两个星系离得越远，两者之间发出的光就会越多地被转移到更长的波长。

一个星系离观测者越远，它发出来的光就越是向长的波长那端移动，红移当然也就越厉害。

天文学家经常用字母 "z "来表示一个天体的 "红移"参数。

红移z被定义为观测到的波长减去原先的波长再除以原先的波长。根据这个定义，我们地球附近天体的红移参数z基本是为零的。

下面这张普朗克望远镜拍下的宇宙微波背景照，展示的就是宇宙大爆炸残留下的被拉伸后的光的余晖，已经红移到了微波阶段。。。

不过一个星体的红移与它离观测者的距离不是直接对应的关系。

因为红移分3种：多普勒红移（由于辐射源在固定的空间中远离我们所造成的）、引力红移（由于光子摆脱引力场向外辐射所造成的）和宇宙学红移（由于宇宙空间自身的膨胀所造成的）。对于不同的研究对象，会牵涉到不同的红移。

宇宙膨胀产生的红移还有很重要的一个影响因素是，宇宙并没有以恒定的速度膨胀。

观测显示，宇宙起初膨胀的速度比历史平均速度快，而且膨胀速度比光速还快，而今天又比过往的平均速度快。

这时你可能会问，早期宇宙怎么会膨胀得比光速还快？

这不是违反了物理定律么？如果物质的传播速度超过光速，早期宇宙是如何以超过光速的速度膨胀的？根据爱因斯坦的相对论，已知宇宙中不是没有任何东西可以比光更快么？这不与相对论矛盾吗？

然而，与这一基本定律“矛盾”的是，早期宇宙本身膨胀的速度就是比光还快。

但需要说明的是，爱因斯坦发表于 1905 年的狭义相对论是完全正确的，它揭示了光速是任何物质的极限速度。

然而，狭义相对论的问题就在于它是限定于物质的！

宇宙的大部分膨胀发生在大爆炸之后的几分之一秒内，在膨胀期间，宇宙中所有物质的初始位置都印在它的余辉上

而宇宙空间这种超脱于物质的“背景”——不是物质的东西——能以它喜欢的任何速度膨胀。

目前人类观测到的天体的普遍红移现象，就表明宇宙一直在膨胀。

为什么我们常说宇宙年龄138亿年，但是我们观测到的宇宙半径却为465亿光年？这恰好就说明宇宙膨胀的速度过往是比光速快的。

并且这个理论产生的一个结果就是：我们看到的宇宙永远只是宇宙的一小部分。

我们看不到的那部分宇宙，可能由于它们的光线比宇宙膨胀速度慢，最后将永远无法到达我们这里。同时随着宇宙膨胀，未来我们人类能看到的宇宙只会越来越少。

宇宙那些遥远的黑黑的地方，或许就是因为那些星体的光线已经永远无法到达地球。

而宇宙膨胀只是空间膨胀，并不牵扯到物质，所以科学家认为并不违背相对论。

至于宇宙膨胀的空间是什么？

无人知晓。