宇宙的膨胀现象令人惊叹不已，其规律与我们的日常经验大相径庭。时常我们会提出这样的疑问：宇宙以不断增加的速度向外扩展，遥远的星体间的扩张速度甚至超过了紧邻我们的星系。那么，难道这个速度没有超越光速吗？这难道不与爱因斯坦的理论背道而驰吗？

让我们来探索这一矛盾之处！

首先，让我们从光速的视角切入，理解下当物体以接近光速移动时会发生什么。

不论你身处宇宙何处，任何物质在空间中的移动都是有极限的。你可能认为只要投入更多的能量，就能获得更高的速度，这在理论上没错，但在实际操作中，这个观点只在有限的范围内成立。如果你的移动速度仅是几米/小时、几公里/小时，甚至与地球绕太阳的公转速度相当，那么你几乎不会觉察到任何移动的障碍。

相对论指出，移动速度越快，时间的流逝就越慢。设想你站在静止的地面上，你的朋友坐着飞机进行环球旅行，你们在分别之前对过表，时间精确到了微秒。当朋友完成旅程回来后，你们的表会出现微小的偏差，你的时间会比他的稍快些，差异可能在几十微秒之间，但这种差异是可以被精确测量出来的。移动的速度越快，差异也就越显著。

例如，国际空间站的宇航员90分钟便能绕地球一圈，相对我们地面上的人，他们的时间会慢上几秒。即便使用传统计时器，时间的流逝也会有显著的差异。计时器之所以慢下来，是因为所有的物质都是由量子组成，物质的移动与变化均由基本力作用所致。例如，你拿起一个物体的力量来自何方？实际上，这是电磁力的作用，而传递电磁力的光子速度减慢，你动作的速度也会相应减慢。

因此，高速运动状态下时钟运行得更慢，是时间与空间相互联系的直接后果。在空间中移动得越快，在时间中的移动就越慢，这种速度的变化通过光速连接。传递相互作用力的粒子速度极限就是光速，你的速度越接近光速，传递力的时间就会延长，你的时间就会趋于静止。想象一下，如果体内的相互作用力无法传递，生命与新陈代谢不就变得异常缓慢了吗？

μ介子是个很好的例子，这种平均寿命仅为两微秒的不稳定粒子，在大气层顶部以接近光速的速度产生后，能够穿越100公里的距离到达地球表面。如果它以光速移动2.2微秒，只能通过0.6%的路程并衰变。然而，μ介子之所以能够到达地球表面，正是因为相对论中时间变慢效应的作用。

回到膨胀宇宙的问题，它为什么能超光速？

我们观察星系时会发现，星系离我们越远，远离我们的速度也越快。室女座星系团中的星系距离我们约5000万到6000万光年，平均以1200公里/秒的速度远离我们；后发星系团中的星系，大约3.3亿光年远，正以每秒7000公里的速度远离我们。

观察得越远，星系后退的速度就越快。尽管局部运动会导致速度有所变化，但大尺度上星系确实在加速远离我们。埃德温·哈勃在20世纪20年代发现了这一现象，这就是著名的哈勃定律，也是宇宙膨胀定律。现代的观测资料证实了这一定律，它在各个方向上都延伸了数百亿光年，无疑，宇宙确实在加速膨胀。

那么，光速这一障碍又如何解释？

这个无形的屏障阻止所有形式的物质达到光速，那么它会不会也阻止星系后退的速度？当一个星系接近光速时，时间会接近停止，永远禁止其以负速度流逝，或者星系的时间会倒退？

这里忽略了一个关键点：光速的极限只适用于空间中相对移动的物体。相对论的核心在于“相对”二字，没有相对运动，就没有相对论，更没有光速限制。当你的朋友乘飞机离开时，他们的手表会慢一些，那是因为再次相遇时，你们处于同一个地方。宇航员返回地球时，手表慢了几秒，是因为你们在同一个空间区域。μ介子之所以能以接近光速运动，是因为它是相对于地球的参照系在移动，因此它的影响是可以被观察到的。

然而，在遥远的宇宙中，星系实际上并没有移动。相反，是星系之间的空间正在膨胀，而单个的星系相对于其附近的空间是静止的。

那么，我们如何确定星系没有移动，只是中间的空间在膨胀？

我们可以通过测量遥远星系的红移和距离，将其与相对论的预测相比较，以检查它们在极远的距离上是如何移动的。

相对论有两种形式：狭义相对论存在于平坦的静态空间中，描述了物体通过空间和时间的运动；广义相对论则涉及空间本身随时间的推移而演化或收缩，物质和能量决定了时空的曲率。

事实证明，我们的观测结果完全支持广义相对论的空间膨胀理论，排除了空间是静态的理论。

宇宙加速膨胀对我们的未来意味着什么？

将所有因素综合起来看，即使我们的宇宙中存在暗能量，这对我们膨胀的宇宙意味着什么？

这意味着随着时间的流逝，遥远星系发出的光会向光谱的红色部分偏移，产生宇宙红移。这意味着宇宙的一部分距离我们极为遥远，以至于它们发出的光永远不会到达我们，以后也不会。目前，这个距离约为465亿光年（可观测半径）。

这意味着，从现在起，任何超过140到150亿光年的物体现在发出的光将永远无法到达我们，或者我们发出的光也一样无法到达它们。也就是说目前可观测宇宙4%的星系还跟我们有着联系或因果关系。而哪些超光速远离我们的星系，即使是现在发射的光子，也永远不会到达它们。

随着时间的推移，所有被卷入宇宙膨胀中的物体都会加速远离我们，越来越快。如果时间足够长，它们最终都会以比光速还快的速度后退，无论我们造出了多快的火箭，无论我们发射了多少信号，无论光本身的速度有多快，原则上我们都无法到达它们。