宇宙的膨胀速度远超光速，违反相对论中的“光速限制”了吗？

我们都知道，宇宙自诞生以来一直在膨胀，相距越远膨胀的速度就越快，这就造成了宇宙整体的膨胀速度超过了光速，而且远超光速。

但是爱因斯坦的相对论表明，光速是宇宙的速度极限，宇宙超光速膨胀看起来与相对论发生了矛盾，这到底怎么回事？难道相对论错了吗？

首先，我们了解一下光速的那些事，看看接近光速到底会发生什么。

在我们的世界里，任何的移动速度都有一个限制，不可能无限快，这个限制就是光速限制。不要以为只要持续给一个物体持续的能量，物体的速度就会越来越快，这种思想只是建立在绝对时空观基础上的，而爱因斯坦告诉我们时空是相对的，物体的质量会随着速度的增大而增加，当物体的速度接近光速时，质量会达到无穷大，所以一个物体无论如何都不可能超光速。

同时，随着速度的变大，在时间这个维度的移动速度就会变慢，爱因斯坦认为时间也是一个维度。因此才会出现时间膨胀效应，或者钟慢效应。

如果你在地球上静止不动，我乘坐一艘飞船快速离开地球，对于你来讲，我的时间就变慢了，当我重返地球时，会发现你会变得更老，而我依然年轻。

不过只有速度尽可能接近光速，这种时间按膨胀效应才会比较明显，平时我们经历的速度相对光速都太小了，所以很难直观感受到时间膨胀效应的存在。

时间膨胀效应是时间和空间共同作用的结果，这样做的目的就是阻止超光速的发生。时间和空间一切阻止任何超光速物体的出现。

任何物体的速度都无法超光速，那么为什么宇宙膨胀的速度可以超过光速呢？

科学家们早就发现，距离地球越远的天体，远离地球的速度就越快。比如说5000万光年外的星系，远离地球的速度大约为每秒12000公里。而3.3亿光年远的星系，远离地球的速度达到每秒7000公里。

星系距离地球越远，退行的速度就越快，这个规律是上世纪20年代著名天文学家哈勃发现的，也被称为“哈勃定律”，也就是宇宙膨胀定律。

科学家们通过更深入的探索，发现哈勃定律确实很适用，即使是距离地球百亿光年外的天体，仍旧遵循哈勃天体。

那么，相对论中的光速限制，为什么没有限制宇宙膨胀的速度呢？

这里需要强调一点，所谓“相对论”，“相对”很重要，说白了，相对论中的光速限制也是有条件的，并不是绝对的。光速限制只适用于惯性系的相对运动，说白了就是空间中同一位置的物体相对运动。

还拿刚才的例子来解释。你静止在地球上，我乘坐飞船离开地球，对于你来讲，我的时间变慢了。但这里的“变慢”并不是绝对的，如果我之后永远不回地球，“变慢”就没有任何意义，因为我也同样会发现你的时间也变慢了，因为运动是相对的，你相对我来讲也在运动。

所以，我必须返回地球，你和我再次位于同一位置，你才会发现我的时间真的变慢了。为什么不是你的时间变慢了呢？这其实就是“双生子佯谬”，这里不再详述了，以后会专门科普相关方面的知识。

宇宙膨胀的过程中，星系本身根本就没有移动，不是星系本身在“超光速”移动，而是星系之间的空间在膨胀，星系本身相对空间是静止的。

宇宙为什么会不断加速膨胀呢？

科学家们怀疑宇宙膨胀背后的“元凶”是暗能量，一种不断衍生出来的虚空能量，让星系之间不断加速远离彼此。随着时间的推移，星系之间远离彼此的速度不断变大，这意味着遥远星系发出的光的光谱颜色会向红色偏移，也就是所谓的“红移现象”。

在宇宙超光速膨胀的背景下，宇宙中距离我们非常远的星系发出的光永远到不了地球，科学家们计算出这个半径大约为465亿光年，也就是可观测宇宙的半径。

这意味着，对于我们来讲，有意义的部分就是可观测宇宙，可观测宇宙外面很多可能还是宇宙，但对于我们来讲没有任何意义，因为那里的任何信息都不能到达地球，而地球上的任何信息也不可能到达那里。

同时，随着宇宙的加速膨胀，会有越来越多的遥远星系逃离可观测宇宙。最终，在遥远的某天，整个宇宙就只有银河系这座“孤岛”了，其他星系彻底远离了我们的视线，即便我们光速飞行，也不可能发现任何其他星系的存在！