相对论|宇宙膨胀会打破光速限制吗相对论

相对论的一个基本规则是，宇宙有一个速度极限：真空中的光速，没有什么物质可以打破。如果你是一个大质量粒子，你不仅不能超过那个速度，而且永远也达不到那个速度。
然而，当我们遥望宇宙中遥远的物体时，它们似乎与我们的逻辑常识相悖。通过一系列精确的观测，我们确信宇宙的年龄是137亿年。目前为止，我们所看到的最远的星系距离地球320亿光年，我们看到的最远的光对应于目前461亿光年之外的一个点。即使我们今天以光速发送信号，我们也永远无法到达180亿光年以外的星系。
【相对论|宇宙膨胀会打破光速限制吗】尽管如此，这些都没有打破光速或相对论，它只是打破了我们对事物应该如何运行的直觉观念。
我们大多数人都理解狭义相对论的基本概念，但却没有意识到，仅凭狭义相对论是无法准确描述真实的宇宙的。相反，我们需要考虑到，宇宙有一个支持它的时空动力学结构，只有物体在时空中的运动遵循狭义相对论。
相反，我们必须认识到，我们的宇宙遵循爱因斯坦的广义相对论的规则，而这些规则决定了时空如何演变。特别是：空间本身既可以扩张也可以收缩；空间本身可以是正弯曲的，也可以是负弯曲的，而不仅仅是平坦的；狭义相对论适用于在空间中移动的物体，而不适用于空间本身。
换句话说，当我们说“没有什么能比光移动得更快” ，我们的意思是“没有什么能比光在空间中移动得更快” ，但物体在空间中的运动并不能告诉我们空间本身将如何演化。
所以，没有什么能比光在空间中的移动速度更快，但空间本身的变化方式呢？你可能听说过，我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，我们测量过空间结构本身膨胀的速度：哈勃常数，现在的膨胀速率精确地在66到74千米/秒/Mpc之间。
如果某物距离我们在5000 Mpc之外，我们预计会看到它以每秒大约33万-37万公里的速度移动，而光速大约是每秒30万公里。这看起来好像超光速了，但它实际上并没有以那样的速度在空间中移动，而是物体之间空间膨胀的影响。
我们遇到的一个困难是我们无法测量一个遥远物体的速度。假设我们知道或能够计算出它的本质亮度，我们可以通过各种代理来测量它的距离，比如它看起来有多亮。我们还可以测量它的红移，由于我们熟悉波的移动方式，这种移动通常被我们转化为衰退速度。然而，我们并没有测量实际的速度，我们正在测量运动的累积效应加上宇宙膨胀的效应。