宇宙膨脹早已是觀測事實，不由你不信，問題是如何理解超光速？

有人問：宇宙大爆炸迅速膨脹，數(shù)以億計的天體以超光速四散遠離，你信嗎？

我當(dāng)然相信，因為大爆炸宇宙論已經(jīng)是科學(xué)界公認的標(biāo)準宇宙模型，是迄今為止能夠最準確全面解釋各種宇宙現(xiàn)象的唯一理論。我們都不是科學(xué)家，一些高深理論了解不多不透，但至少我們可以學(xué)習(xí)一些天文常識，這些常識就足以支撐我相信這個理論了。

一些朋友不相信或者反對這個理論，是因為他們根本不了解什么是大爆炸宇宙論，也不愿意去深入學(xué)習(xí)了解，僅憑一點點吃喝拉撒的生活知識，就覺得大爆炸理論不可思議。比如這種“數(shù)以億計天體以超光速四散遠離”的說法，聽起來有點恐怖，叫人不得不質(zhì)疑宇宙膨脹理論。

但宇宙大爆炸或宇宙膨脹是“億萬天體四散超光速遠離”嗎？完全不是。因為宇宙膨脹是時空的膨脹，或者簡單說是空間本身的膨脹，而不是星系天體在膨脹；再說宇宙天體用數(shù)以億計這個數(shù)字太小了，告訴你，光是可觀測宇宙星系都有萬億乃至十萬億計。

何謂空間膨脹？

這里我們把宇宙空間比作所有天體物質(zhì)的載體，宇宙所有物質(zhì)都是鑲嵌在這個載體背景上，我們說的膨脹是這個大背景在膨脹，星系等天體只是乘坐在這個載體上跟著移動，所謂“超光速”跟其本身沒有關(guān)系。

由于宇宙膨脹速度不是物質(zhì)移動的速度，因此這個超光速與愛因斯坦關(guān)于物質(zhì)運動光速是極限，不得超越的理論沒有矛盾。

但載體膨脹，就是這張大背景在脹大，鑲嵌其上的星系看起來就在不停相互分開。雖然我們不能用生活邏輯來理解這個事情，但為了說清楚，還不得不用一個我們都知道的東西來舉例。

我們可以簡單把宇宙膨脹看做一個氣球在脹大，這個氣球的膜就是宇宙空間，這個膜在膨脹，膜上的點點或者圖畫就會隨著氣球增大而相互分開，這些點點或圖畫我們可以理解為星系等天體。現(xiàn)在應(yīng)該比較直觀的了解了吧，星系之間的離開是相互離開。

這樣，我們在這個氣球“膜”的表面任何一點看，似乎都是中心，星系都在遠離這個“中心”而去。所以理論上宇宙沒有中心，有人老不理解這個問題，這樣一說能夠理解嗎？

宇宙膨脹速度的理解

如果這個氣球很大很大，一直在膨脹，我們隨意在氣球膜上定一個點，附近的點點看起來離開我們的速度很慢，但距離這個點遙遠的邊際，疊加起來的速度就很快了。所謂超光速膨脹，是指宇宙大尺度膨脹超光速，超光速是在距我們百億年以外的地方，而且只是相對我們觀測者，在它們附近的速度和我們附近是一樣的。

現(xiàn)在我再來打一個比方：如果有人告訴你，某人在天上以每小時1000千米的速度移動，你一定會感到很驚奇。但如果告訴你，這人是坐在一架飛機里，他根本沒動，只是飛機載著他以時速1000千米的速度飛行，你就會覺得一點都不奇怪了。

其實宇宙膨脹也是這樣，時空就像這個大飛機，星系就是在飛機這個空間里，隨著空間膨脹而移動，星系自己并沒有動。當(dāng)然，不管是氣球還是飛機，都無法真正與宇宙空間相比，宇宙空間比這要復(fù)雜多了，這里只是為了簡化理解而做的一個比喻。

膨脹速度是怎么測算出來的？

宇宙膨脹是各向同性，越遠越快，速度與距離成正比例。宇宙觀測結(jié)果符合哈勃定律，表述為：Vf=Hc*D。這里的Vf表示星系的視向速度，Hc表示哈勃常數(shù)，D表示星系距離（Mpc的倍數(shù)）。

這里面的關(guān)鍵是弄清楚哈勃常數(shù)。何謂哈勃常數(shù)？就是科學(xué)確定在距離我們1Mpc（百萬秒差距，約326萬光年）的地方，星系離開我們的速度。

科學(xué)家們已經(jīng)用各種儀器、衛(wèi)星、望遠鏡測量哈勃常數(shù)幾十年，還沒有得到一個標(biāo)準數(shù)值。測得的數(shù)據(jù)最高達到82.4km/s，最低為67.8km/s，取個中間值約75km/s。將哈勃常數(shù)代入哈勃定律公式，就可以測算出宇宙膨脹速度，得出可觀測宇宙半徑465億光年的最遠處，膨脹速度約光速的3倍多。

宇宙膨脹速度最近距離從326萬光年算起，是因為距離再近，星系更多的是受相互之間引力牽制，不適用哈勃定律。比如銀河系和仙女座星系，距離約254萬光年，在相互引力作用下，不但沒有分開，還正在以每秒約300千米的速度靠攏，預(yù)計在未來30~40億年后，兩個星系會相撞融合成一個更大的星系。

但宇宙膨脹是總體上的，在大尺度范圍起決定作用的?，F(xiàn)代科學(xué)研究認為，未來的宇宙膨脹走向如何，是越來越快，還是會漸漸慢下來，停下來轉(zhuǎn)為收縮，要看暗能量和暗物質(zhì)博弈的結(jié)果，這個結(jié)果將決定宇宙的歸宿是個什么結(jié)局。這個問題說來話長，過去也說過多次，這里就不多扯了。

宇宙膨脹的證據(jù)

這個問題我過去多有討論，今天只簡單列舉幾個證據(jù)。

首先，科學(xué)家經(jīng)過百年觀測，所有遠方的星系都在遠離我們，而且各向同性。所謂各向同性，就是無論從哪個方向看都是一樣的，似乎我們就是宇宙的中心。但實際上，宇宙沒有中心，就像前面說的氣球，在“膜”的任意一點看起來星系都是在遠離我們，任意一點都是中心。

通過星光紅移測算，越遠的星系離開我們越快，移動速度與距離成正比。由此科學(xué)家們經(jīng)過反推，就得出了在過去的時間里，星系之間的間隔比現(xiàn)在要小，而且越久遠的過去，星系就靠得更近。根據(jù)測得的哈勃常數(shù)測算，在130多億年前的過去某一天某一個時刻，所有星系是擠在一起的，根據(jù)愛因斯坦場論，這個點只能是一個體積無限小的奇點。

這就是宇宙由一個奇點爆炸膨脹而來的基本邏輯。

其次，根據(jù)大爆炸宇宙模型可以測算出現(xiàn)在宇宙中元素的豐度，觀測研究證明這些豐度符合大爆炸模型預(yù)期。

再次，發(fā)現(xiàn)了引力波、宇宙微波背景輻射、黑洞、時空彎曲等宇宙現(xiàn)象，這些都是愛因斯坦根據(jù)大爆炸宇宙論和引力場論，在100年前的預(yù)言，如今這些預(yù)言一個個被證實，自然這個理論依據(jù)就更堅實了。尤其宇宙微波背景輻射，是大爆炸38萬年后宇宙發(fā)出的第一縷光殘留的余燼，這個證據(jù)強力地支持了大爆炸宇宙學(xué)說。

還有通過對宇宙天體、星系的演化規(guī)律了解，都包含在大爆炸宇宙模型的預(yù)期之中。由此，大爆炸宇宙論才成為現(xiàn)代天文學(xué)的標(biāo)準模型，除此之外沒有任何理論能夠望其項背。

科學(xué)之所以成為科學(xué)，就是允許任何人質(zhì)疑，任何人能夠推翻前人的理論，發(fā)現(xiàn)更深刻的理論，都將是人類文明的巨大進步。但這種質(zhì)疑和推翻一定要建立在科學(xué)精神和科學(xué)方法基礎(chǔ)上，要有證據(jù)和理論體系來支撐，最后同樣也要接受全世界任何人質(zhì)疑和驗證，得到科學(xué)界公認。

有哪位大仙不要憑淺薄的想象隨意揣度，而是踏踏實實做出點成就得到科學(xué)界公認，這才是正道。我說的正道是科學(xué)精神和科學(xué)方法，走正道就一定會得到廣泛的支持。

個人觀點，歡迎討論，感謝閱讀。

時空通訊原創(chuàng)版權(quán)，侵權(quán)抄襲是不道德的行為，敬請理解合作。