

是的,宇宙本身最终会超越光速。这会如何发生有点复杂,所以让我们从头开始:大爆炸。大约 140 亿年前,宇宙中的所有物质都被抛向四面八方。第一次爆炸仍在将星系向外推。科学家们知道这一点,部分原因就是多普勒效应。来自其他星系的光的波长会随着它们离我们的距离而变化,就像救护车警报器的音调在它经过时会改变一样。
以长蛇座为例,这是一个距离我们约 30 亿光年的星系团。天文学家通过观察来自这个星团的光来测量地球到长蛇座的距离。通过棱镜,长蛇座的氢看起来像四条带,分别是红色、蓝绿色、蓝紫色和紫色。但在长蛇座的光到达我们的这段时间里,这些色带已经向下移动,移向光谱的红色端——低能端。在穿越宇宙的旅程中,光的波长被拉伸了。光传播得越远,拉伸得越多。色带向红色端移动的距离越大,光传播的距离就越远。这种移动的大小称为红移,它可以帮助科学家弄清楚恒星在空间中的运动。长蛇座并非唯一显示出红移的遥远星系团。一切都在移动,因为宇宙正在膨胀。只是长蛇座的红移更容易看到,因为星系离我们越远,它离我们移动得越快。
约翰霍普金斯大学的物理学家查尔斯·贝内特说,宇宙膨胀的速度没有限制。爱因斯坦关于任何物体在真空中速度都不能超过光速的理论仍然成立,因为空间本身在伸展,而空间是虚无。星系不是在空间中移动并相互远离,而是随着空间一起移动——就像发酵面包中的葡萄干一样。有些星系已经离我们很远,并且移动得非常快,以至于它们的光永远无法到达地球。贝内特说:“这就像参加一个 5 公里赛跑,但赛道在你跑步时却在扩张。”“如果它扩张的速度比你跑步的速度还快,你就永远到不了终点。”
本文最初发表于 2011 年 10 月的《大众科学》杂志。