北京
你可能知道，光速是宇宙中最快的速度，任何物體都無法突破這個極限。但天文學(xué)家觀測到的數(shù)據(jù)卻顯示，宇宙邊緣處的一些星系，其遠離我們的速度已經(jīng)超過了光速。聽起來像是有人撕碎了物理學(xué)課本，但這恰恰是現(xiàn)代宇宙學(xué)的一個正常結(jié)論。
造成這種“矛盾”的核心，在于宇宙空間本身正在膨脹。當(dāng)我們用望遠鏡捕捉到一個百億年前發(fā)出光芒的遙遠星系時，那段光在旅途中穿過的空間，早已不是它出發(fā)時的模樣。我們看到的，只是星系過去的影像，而非它的當(dāng)前位置。為了推算它現(xiàn)在離我們有多遠，天文學(xué)家必須借助宇宙學(xué)模型，將空間在光線傳播過程中不斷拉伸的量也計算進去。
目前主流的模型被稱為LCDM模型，它引入了暗物質(zhì)和暗能量的作用。盡管圍繞這個模型的優(yōu)缺點存在諸多學(xué)術(shù)爭論，但用它估算出的數(shù)字，并不會因為換成其他替代模型就發(fā)生天翻地覆的變化?；谶@個框架，我們得到了一個令人驚訝的結(jié)果：可觀測宇宙的半徑，大約達到了450億光年。
這個數(shù)字遠大于宇宙的年齡——138億年。超出的部分，正是空間自身膨脹貢獻的。這直接引出了一個推論：既然在138億年里就拉開了450億光年的距離，那么處于這個邊界上的天體，其遠離我們的速度必定超過了光速。天文學(xué)界對此并不掩飾：是的，它們就是在超光速退行。
但這里有一個關(guān)鍵前提：狹義相對論里“光速不可超越”的禁令，針對的是物體在局部空間里的運動。你永遠不會看到一艘飛船從你眼前以超光速飛過。然而，對于遠在數(shù)十億光年之外的星系，由于中間相隔了極其廣袤的空間，膨脹效應(yīng)累積出的退行速度再大，也不受此規(guī)則束縛。
這種超光速退行，是通過紅移現(xiàn)象精確計算的。當(dāng)星系遠離我們時，它發(fā)出的光會向電磁波譜的紅色一端偏移。埃德溫·哈勃當(dāng)年正是憑借這一現(xiàn)象，首次發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹。在一個膨脹的宇宙里，距離越遠，星系退行的速度就越快。轉(zhuǎn)折點，就位于138億光年處的哈勃距離上，從這里開始，天體的退行速度正式跨越光速。
那么，我們?yōu)槭裁催€能看到這些早已超光速離去星系的光？因為這些光在數(shù)十億年前踏上旅途時，那些星系離我們也要近得多。隨著時間的流逝，會有更多來自更遠星系的光陸續(xù)抵達，成為可見的目標。但這也存在一個終極邊界，即宇宙視界。它劃定了在未來的無限時間里，光能夠抵達我們的最大范圍。視界之外，宇宙的任何信息都將與我們徹底隔絕。
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