既然宇宙膨胀超光速，为啥还能看到遥远的星光？

现代科学认为，宇宙膨胀比光速还要快。这样就有了两个问题，一是科学认为这个世界上没有超过光速的物质，又说宇宙膨胀超光速，这个科学不是很矛盾？二是宇宙膨胀既然超过光速，而依赖光观测世界的人类，怎么能够看到那些超光速离开我们的天体呢？

这是很多人都迷惑的一个问题，今天时空通讯就更通俗的来说一说这个问题。

先说说光速。

古代，人们并不知道光有速度，一直到300年前伟大的科学先驱伽利略才意识到这个问题，他想测量一下光的速度到底有多快，就让两个人分别站立在距离1英里的山头，用秒表记录双方举灯的时间间隔。这种原始方法但仍无法测量出飞快的光速，但为后人测量光速开了一个头。

于是经过300多年一代代科学家的努力，光速越来越接近真相。但由于光速太快，机械测量方法是不可能得到精准数值的，一直到了上世纪七十年代，科技已经有了足够的进步后，才用激光测速法测得了更为精准的光速值，1975年国际计量大会决定，现代真空光速值为c=299792458m/s。

因此光速是科学测量出来的数值，不是随便猜测出来的。

爱因斯坦狭义相对论对光速的性质做了3个定义，即：光速极限、光速不变。迄今这些光速的性质已经被无数观测发现、实验数据所证实，没有一例反证出现，因此真空光速已经成为现代物理学最重要的一个常数，成为我们观察认知这个世界的前提，它贯穿于现代科学研究的任何领域。

光速极限，就是光速是我们宇宙最高物质运动速度，任何有质量的物体都无法超越；光速不变，就是在任何参考系中，光速是不变的，光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。

既然光有速度，我们看到的世界就不可能是“即时”的。

这里特别指出一个误区：有人老以为眼光最快，看到哪就到了哪，几亿光年的星系我们一样就能够看到。这种认知是颠倒的，其实眼睛不会发光，而是光传递到我们眼睛才能够看到，我们看到几亿光年远的天体，是因为那个天体的光已经运行了几亿年才到达我们这里，如果没有光的传播，我们就什么也看不到。

光的传播虽然很快，但还是有速度的，因此我们看到的任何物体就都不是“即时”的。

何谓即时？就是现在、当下。也就是说，我们看到的东西是现在、当下的东西吗？如果我说不是，很多人一定会觉得匪夷所思。比如说我看到一位朋友在50米远的地方走过，于是我打个招呼：“嗨！”然后她回应：“你好！”难道我看到的她不是现在，而是过去的？

是的，这就是奇妙的光速导致的效应。光速约每秒3亿米，这位50米距离的朋友，人体反射的光到达我的视网膜就需要6000万分之1秒，因此我看到的这位朋友就是6000万分之1秒前的样子了。由于光速极快，有人觉得这点时间变化也有过去现在之分，实在是吹毛求疵。

这种想法并非一点道理也没有，因为地球本身周长才40000千米，光围绕着转一圈只需要0.13秒，何况人的眼光看不了多远，这点时间完全没必要计较。其实不然，如果出了地球呢？

月球的光到视网膜需要1秒多时间，我们看到的月球就是1秒前的样子，火星之光到达我们眼帘需要数分钟，我们看到的火星就是数分钟前的样子。同理，几光年、几万光年、几亿光年距离的天体，我们看到的就是几年、几万年、几亿年前的样子。这样你还觉得没必要计较吗？

如何理解事件发生的“过去时”？

很多人难以理解这种看到物体的“过去时”，打个小比方可能大家就清楚了：我们看到较远的地方有人在放烟花，当绚丽的烟花盛开时，我们听不到声音，烟花熄灭时，我们才能够听到烟花爆裂的声音。这是因为音速比光速慢多了，我们眼睛先看到光，然后耳朵才听到声音。闪电和打雷的时间差也是这个道理。

假定我们没有眼睛，只是依靠光速来判定事物变化，我们能够以听到的声音来判定这是“即时”发生的事情吗？不能，肯定要用距离除以音速，才能得到这件事发生的真实事件，说明这件事是“过去”发生的了。

音速在空气中传播的速度约340m/s，如果1km外传来爆炸声，爆炸就发生在约3秒前，如果在10km远传来爆炸声，爆炸就发生在29秒前；如果50km外传来的爆炸声，爆炸就发生在2分多钟前。

宇宙膨胀是怎么回事？

通俗点讲，宇宙膨胀有点像我们吹气球，整个气球叠加起来的膨胀速度是很快的，球面上每一个点之间分开的速度并不快。不信，你看看气球上的花纹，假定自己在某一个点，附近的点离开自己就很慢，所有的点都是均匀散开，这些点散开的速度叠加起来，距离最远的那个点速度就最快。

科学家们观测发现，宇宙膨胀速度是均匀的，各向同性的。就是说不管在宇宙什么地方，膨胀速度都是一样的，从地球上看，各个方向的远方星系都是离我们远去，速度与距离成正比例关系，也就是说，距离越近离开我们速度越慢，越远越快。

科学家们几十年来一直在测量宇宙膨胀速度，采用的方式是测出哈勃常数，就是在距离我们百万秒差距（约326万光年）的地方，宇宙的膨胀速率有多快。多次多种方法测量数据并不一致，在67.8km~82.4km/s之间，我们取一个中间值为75.1km/s，根据哈勃定律，我们就能够计算出可观测宇宙最远处的宇宙膨胀速度。

哈勃定律公式为：Vf = Hc x D

这里的Vf为目标星系远离速率，单位：km/s；Hc为哈勃常数，单位：km/(s·Mpc)；D为相对地球的距离，单位：Mpc（百万秒差距，也就是约326万光年）。

现在科学研究认为，可观测宇宙半径为465亿光年，根据哈勃常数为75.1km，代入公式可计算出可观测宇宙边际的星系离开我们的速率约为1071211.6km/s，约光速的3.57倍。所谓宇宙膨胀超过光速就是这样来的，但距离我们较近的星系膨胀并不快，如前面说的哈勃常数，只有75.1km/s。

一般来说，更近的星系受到万有引力影响，并不适用哈勃常数和哈勃定律，有的还在相互靠近。比如银河系和仙女座星系，距离254万光年，两个星系受到引力相互影响，正在以每秒约300千米速度靠近，根据这个趋势，在未来30亿年左右会发生碰撞融合，最终合并成为一个更大的椭圆星系。

但这并不能否定整个宇宙大尺度的均匀膨胀。

宇宙膨胀超光速，怎么还能看到遥远的星系呢？

其实我们看了前面说的宇宙膨胀规律，就应该知道只是足够远的星系离开我们速度才会超过光速，较近距离的星系离开速度是没有超过光速的，这样我们能够看到它们就没什么疑义了吧？那么超过光速离开我们的星系，我们是怎么能够看到呢？

根据哈勃定律，我们可以计算出距离我们约136.8亿光年的星系，离开我们的速度就达到光速，我们怎么能够看到这个星系呢？这是因为不管它以什么速度离开我们，但在那个位置已经发出的光还是会以光速向我们传递过来，因此，那个星系发出的光在136.8亿年后，我们就能够看到。

但有一定需要说明的是，我们看到的这个星系是136.8亿年前的了，如果这个星系依然是以光速在离开我们的话，那么它现在的位置就已经在距我们263.6亿光年的地方了。由于宇宙本身一直在膨胀，远近星系离开的速度不一样，星系与我们距离计算方式是共进距离，这是一个复杂计算方式，结果远远大于简单计算，这里就不细讲了。

同理，距离我们更远的465亿光年可观测宇宙边沿，那里的星系离开我们的速度是3.57倍光速，但它在那个位置发出的光仍然会以光速向我们传递过来，我们看到的这个星系就是465亿年前的样子了，它现在的实际位置按照共动距离计算，早就在数千光年以外了。

特别指出，可观测宇宙不是我们现在望远镜可以看到的宇宙，而是经过理论计算出来的宇宙哈勃体积，实际上现在距我们460亿光年距离的星系，通过红移和宇宙学公式计算，当时它们离我们仅仅只有4200万光年之远。

宇宙有一个未来视界。

这个未来视界就是人类可能了解的一个边际，这个边际就是可观测宇宙。也就是说，可观测宇宙之外的星系之光由于离开我们的速率太快，红移太大，那里的光就永远也到达不了地球，因此永远也不会被我们观测到。

但这并不是说在较近距离膨胀速度超过光速，我们就看不到那里的星系了。

这里特别声明一下，宇宙膨胀是时空本身的膨胀，就像气球膨胀是气球本身在胀大，且是较远速度叠加才超过光速，而具体星系之间离开的速度还是很慢的，因此并不是物质本身运动速度超越光速，不受相对论光速极限约束。

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