宇宙的扩张速度之快,连光子都难以企及,这是许多科学家通过无数观测所得出的结论。对于很多人来说,宇宙大爆炸之后的膨胀速度超越了光速,这是一个颇具分量的话题。倘若我们在宇宙中选取两个遥远的点作为观测对象,便可发现一个点正以超越光速的速度远离另一个点。



这一现象背后的机理并不复杂,关键在于空间的膨胀。自宇宙诞生伊始,持续的超光速膨胀一直在上演。这似乎与爱因斯坦狭义相对论中“没有任何物体能够超越光速”的观点相悖。然而,细究起来,相对论所限制的是物体在空间中的移动速度,而非空间本身的膨胀。

20世纪20年代,哈勃通过对天体的观察,引领我们揭示了宇宙膨胀的秘密。越是远处的物体,其离我们而去的速度越快。设想一下,有一个点,它以光速远离我们,我们从这里出发,不论方向,同样远的地方都会有这样一个点。这些点连接起来,便形成了一个球面,我们称之为“哈勃球”。



理论上,哈勃球之外的所有事物都在以超光速离我们远去。传统观点认为,由于速度超过了光速,我们将永远无法看见那些物体发出的光线。

然而,现实并非如此。换个角度想,想象一个位于哈勃球之外的星系,它正以超光速远离我们。在它身后那片空旷的宇宙空间里,任何朝向我们方向射出的光线,似乎都会因距离的增加而逐渐远离我们。



但宇宙的奇妙之处在于,它在不断加速膨胀。我们的哈勃球也在随之变大。假设哈勃球膨胀的速度超过了光速,那么来自球外的光线在经过一段时间后,就有可能进入哈勃球的范围之内,并最终被我们捕捉到。因此,尽管有些星系已经位于哈勃球之外,我们仍有可能看见它们。

实际上,我们现在接收到的光子,有的来自宇宙诞生后五十亿年内的星系,尽管它们一直在超光速远离我们,但发出的光线进入了哈勃球,并且有足够的时间穿越宇宙,抵达我们的视线。

由此可见,我们所见的宇宙,其规模远超哈勃球,但由于粒子视界的限制,基于光线从宇宙初生到达地球所需的时间,我们能够观测到的宇宙是有限的。如今的宇宙已经比138亿光年更为辽阔。



我们的可视宇宙的半径大约为465亿光年,这片广阔的宇宙空间充满了我们可以看见的天体。但在138亿年前,这个空间内的一切,以及空间之外我们无法触及的部分,都浓缩在一个无限小的点上,我们称之为“奇点”。



若宇宙是有限的,这样的说法自无不妥。但若宇宙是无限的——现象表明似乎正是如此——那么它自始至终都是无限的,似乎在各个角落都在发生大爆炸。但若宇宙从一开始便是无限的,那么它又在扩张至何处呢?或许它根本无需扩张至他处,它可以在自身之中扩张,因为无限就是这样的特性。而这对我们来说,是一个永恒无法逃脱的宇宙迷宫!

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