郭洋769

宇宙的大小

光速是我們宇宙中最重要和最基本的屬性之一。 它用於測量距離，行星際通信以及各種數學計算。 這只是它的開始。

光通過真空的速度每秒299,792公里，是固定不變的。 如果你去掉那個常數，現代物理學的基礎就會因為多種原因而崩潰，而且一般規則可以歸結為：宇宙中的任何東西都不能比光速更快地傳播。

可以想象，當人們考慮到宇宙不是138億光年的事實時，就會出現一些混亂 - 這個數字與宇宙的年齡相對應。 根據目前的估計，它實際上相當大，估計直徑約為930億光年。 而這正是我們所能看到的。 我們看不到的可能會永遠持續下去 。

那麼，如果只有138億年的歷史，沒有什麼能比光更快地傳播，宇宙怎麼能達到930億光年？

瞭解紅移

在你能夠理解為什麼宇宙的大小比它的年齡大得多之前，重要的是要了解光是如何工作的。

艾薩克·牛頓毫無疑問是有史以來最偉大的人之一。 除了“發明”微積分之外 ，他還是第一個真正理解光的本質的科學家，以及當你把它分解成組成部分時會發生什麼。

對於初學者來說，他的研究表明黑色是沒有顏色的，而白光 - 就像來自太陽和其他恆星的白光 ，是每種顏色的組合。 通過稜鏡觀察物體的光線，可以看到光線所代表的相應元素 ，然後可以用來幫助確定物體的成分，溫度，甚至是進化過程中的物體。

不止一個方面，牛頓的工作徹底改變了物理學，為所有偉人鋪平了道路，包括Niels Bohr，Max Planck，當然還有Albert Einstein。 然而，為了討論的目的，建立牛頓工作的最相關的科學家以Christian Doppler的名義命名。

在牛頓去世數百年後，多普勒變得突出，如果你不熟悉他的工作，他發現了一些現在被稱為多普勒效應的東西 。 這個過程解釋了為什麼來自宇宙源的一些光傾向於落在電磁波譜的紅色端附近，而一些光更接近藍色端。

簡單來說，多普勒效應會記錄光的波長是如何根據光源移動的方向移動的，例如是否有東西向我們移動或移走。 具體而言，如果光源遠離觀察者，則光波將被拉伸 ，從而呈現紅色（較長波長）。 相反，如果物體朝向觀察者，則光波將被壓縮 ，從而呈現藍色（較短波長）。
遙遠星系光譜中的吸收線。

一路上，一個改變遊戲規則的人出現了。 最終，幾乎所有的星系似乎都在向更長的波長移動，這意味著它們看起來是紅色的，就像它們離開我們一樣。 更令人驚訝的是，不僅大多數東西都遠離我們，這種紅移也在增加，

這導致發現宇宙不是靜止的，正如有些人認為的那樣，它實際上正在擴張！

宇宙的擴張

事情變得棘手了。 我們對紅移的觀察顯示，相對於附近星系，三倍遠的物體移動速度快三倍。 我們進入太空的距離越遠，星系移動得越快 ，實際上，它們在這麼遠的距離上移動得如此之快，以至於它們很容易超過光速。 但是，如前所述，光速是通用速度限制。 那怎麼可能呢？

首先，請注意雖然我們可以看到的是有限的，但實際的宇宙延伸得比我們能理解的要遠得多。 這個限制內的所有東西都被稱為“可觀察的宇宙”，它包括：

1. 1000萬個超級集群
2. 250億個星系群
3. 3500億個大型星系
4. 7萬億個矮星系
5. 300億億（3×10²²）顆星
   

如果把所有這些都藏進到137億光年的時空中，宇宙看起來就會非常緊湊。

第一個問題是，當我們觀察大爆炸之後的前幾個時刻時，假設宇宙的大小應該等於基於光行進距離的年齡。

當宇宙在大約137.5億年前首次“爆發”時， 太空時間本身開始以比光速更快的速度膨脹。 這個時期，稱為通貨膨脹，在解釋遠遠超過宇宙的大小時是不可或缺的。 它還涵蓋了大規模空間的同質性和第一個時代存在的條件。

基本上，宇宙從一個無限密集和熱的狀態轉變為一個充滿質子和中子的巨大區域，粒子最終聚集在一起並在瞬間形成了所有物質的基石。

比光更快

通過尚未確定的手段，這種擴張似乎比光速更快地發生， 但這並不意味著你可能認為它的作用。

我擔心混淆源於對相對論本身的基本誤解。 你看，這個理論認為物體的傳播速度不會超過光速通過時空。 但是，它並沒有對時空本身施加任何限制。

因此，總而言之，空間的大小與基礎物理學並不衝突。

從本質上講，星系本身（以及太空中的任何其他物體）並沒有違反任何規律，因為它們不是比光更快地穿越太空（至少不是傳統意義上的）。 相反，空間的每個部分都在擴展和伸展。 這甚至不是邊緣飛向外面，而是時空本身，星系，恆星，行星，你和我之間的區域，正在伸展。

簡而言之，時空正在擴大並推動物質分化。 物質並不是真正穿越時空。

不幸的是，作為一個有趣的方面，擴張對宇宙的未來有一些暗淡的影響。 假設膨脹持續無限（並且不緩慢），可見宇宙的視界將逐漸縮小，直到物體對於來自一個星系的光到達另一個星系的距離太遠。

就此而言，我們現在看到的大部分內容原本都更接近了。 由於擴展，這些物體被帶走了，一些星系和其他物體已經被紅色移出， 最遙遠的星系是宇宙中最古老的星系之一，當宇宙只有數百萬年之久就已形成，並且它們中的大多數可能不再存在或位於宇宙中完全不同的部分。

童真彩虹莊園

幫你走出牛角尖

其實，類似問題之前我的文章和問答中也提到過原因（可以進入我的主頁看），這裡又歸納總結了一下：按照宇宙大爆炸理論，宇宙爆炸後的10^-35秒，經歷了越10^-33秒的爆炸階段，這個階段，宇宙的尺寸變大了10^33倍。這是什麼概念呢？就相當於一個瓶蓋大小的空間瞬間變得比銀河系還大約1000000倍!正是這個原因，導致了現在的宇宙比930億光年大得多。而且，越是宇宙邊緣，膨脹速度越大。即便現在，在宇宙邊緣部分，宇宙膨脹的速度仍然可能已經超過光速。

至於宇宙膨脹為何可以超過光速，參加一下解釋：

首先，愛因斯坦的相對論是基於光速不變原理提出的，這個原理只適用於宇宙內的物質，即任何攜帶信息和能量的物質運動速度不能超過光速。這個物質不包括宇宙!宇宙的膨脹速度可以超過光速!因為宇宙是時間和空間的集合，它不是我們相對論中所描述的物質。

再看一下愛因斯坦物質不能超過光速的依據：

從這幾個公式可知，如果一個有靜質量的物質，速度大於光速或者達到光速，相對論質量m和時間t就會變大無意義。所以，根據此數學公式，科學家們得出了一切物質的速度不能超過光速。

但是，從上面的推導過程我們也可以知道，這個物質是指我們宇宙中實實在在的物質，而不是宇宙本身，空間本身，時間本身。比如，宇宙膨脹速度、空間膨脹速度、時間流速，都不屬於物質範疇，都不受相對論限制。

另外，相對論是基於光速不變原理推出來的，至於我們的宇宙為何光速就是那麼大，不再大點或者小點，這是我們宇宙本身的屬性決定的。假如還存在其它宇宙，它們的光速就可能比我們的大，它們宇宙內物質就可以超越我們宇宙運行的速度。

這就類似於你制訂了一個遊戲規則，而參與遊戲的人都必須遵守這個規則。可遊戲本身和遊戲外的人就不必遵守，甚至可以修改遊戲規則。所以，宇宙膨脹速度可以超越光速。

喜歡我的回答，就請關注一下吧~

PhD肖

宇宙膨脹的速度，是宇宙空間和膨脹速度，而宇宙內的所有物體不能超光速，是宇宙內物質和性質，這個一點也不矛盾啊。

這個道理非常之簡單，比如，現在地球人的人類的跑步速度，絕對不可能超過100m/s， 即使是最快的人類博爾特，跑一百米也得需要9.8秒。

但是，如果你坐飛機，在飛機倉內跑呢？從地面上看，你一秒鐘移動了可能200m，但是實際上從飛機上的人看，你仍然不可能移動超過100米/秒。

所以這個例子你應該明白，參考系內部的物理速度極限(人)，和參考系本身(飛機)是沒有任何關係。你不能因為你自己無法跑到100米/秒的速度，就認為飛機也永遠不能超過100m/s.

所以，我們是以宇宙為參考系，所以宇宙中任何物體都不可能超過光速，但是宇宙本身的速度是不受這個制約的，宇宙膨脹，那麼一定是在外宇宙中膨脹的，所以會受到外宇宙的物理定律制約。

你可以把我們的宇宙想象成一個巨大的球，這個球就是我們所處的三維空間。在這個空間內，任何加速行為都會導致空間彎曲，所以因為空間和性質，內部物體永遠不能達到光速。

但是，通過觀察內部，發現這個球在膨脹。那這個球很明顯是在在另外一個空間中膨脹的。外面那個空間是什麼樣的？我們根本不知道，但是通過觀測，發現膨脹的速度已經超過光速了。

當時從內部的角度來看，是宇宙在膨脹，內部的天體可能根本就沒有動，或者運動的速度非常低，壓根就沒有超光速。

至於外宇宙究竟是什麼樣的，恐怕沒人能回答你，這已經完全超出人類認知單位，科學是一步一步進步的，先吧周圍研究清楚再說吧。

shawn25

你的問題提問範圍比較廣，又比較長，就不一字一字把題目打出來了。

回答你的問題前先把這個問題歸納一下，一是對元初宇宙的認識問題，你的問題顯然可以歸納到大爆炸創生理論體系上。二是對宇宙理論研究發展趨勢問題，你的問題可以對人類認識宇宙方法上進行探討。這兩個問題可以歸納到一個問題上，即模型宇宙的建立。

作為對模型宇宙的探討，人類一開始的認識是混亂的，沒有方向的，自從托勒密建立了第一個宇宙模型後，對宇宙科學的發展才有了極大的推動作用。這個第一個模型宇宙建立要歸功於托勒密為地球中心說建立的模型宇宙。這個模型宇宙雖然現在看來是荒謬的，但卻為通過建立模型宇宙認識宇宙打開了思維空間，也使宇宙研究從盲目走向了具體的模型建立。從這個角度來看，托勒密的模型宇宙對宇宙科學的建立和發展的貢獻是巨大的，是具有開創意義的里程碑式的人物，直到如今，托勒密在宇宙科學研究中仍然處於開河人物。

我們看到，從托勒密的地球中心說到達爾文的太陽中心說，從牛頓絕對空間說道愛因斯坦的相對時空說，從從大爆炸創生說到量子暴漲論，對宇宙模型的建立也是從直觀的粗糙達到了數學的精細。尤其值得一提的是霍金把大爆炸理論與量子力學進行了科學整合，為我們建立一整套的具象化的宇宙模型。量子理論把物理學理論體系用數學模型表達出來，其虛擬性讓我們普通人感到丈二和尚，摸不著頭腦。而霍金模型避免了這個數學的虛擬性，讓人能夠具象的感知我們的宇宙。

那麼從模型宇宙的建立和研究這個角度出發，你的問題似乎沒有必要進行過多的解釋。我記得看到這樣一篇解釋這種問題的科普文章，看到最後發現這位科普作者也陷入了混亂，自己把自己繞進去了。這是因為這位科普作者並沒有認識到模型宇宙的發展過程和研究方法已經到了涉及到多學科研究的層次了。

在我們的工作生活中也同時涉及到理論模型的建立，比如一篇論文論述，有些問題建立一個數學模型，可能比用文字敘述更能夠說明問題

鄭繼文1

那是以前給出的定義，只是以前發現不了比光速快的物質。相信以後我們可以改正，不要“死”在以前的老物理“圈”中。如果人類被以前的老物理給“圈死”了的話，宇宙是什麼就永遠弄不明白。那一切的物理規律人類就沒有掌握的可能，那就是真正的“無知”。覺得我們還會這樣無知下去嗎？
為了我們人類的未來，我們一定要改！

是外星人派來扔磚頭的

你的提問是依據霍金奇爆論提出的，真對奇爆論我本人是不予認可的，第一它沒有存在的時間和空間；第二它若成立則宇宙勢必有中心之說；第三成立則宇宙空間有限，也就是有界的定宇宙；第四奇點以前宇宙是什麼？第五全宇宙的能量和質量能壓縮一無限小的點麼？第六時空爆脹地球現在的人們可觀察140億年的宇宙，好比某人出生已六十歲則能看到他的父親出生的場景？因此，奇爆論跟上帝七天造宇宙萬物之說有何區別？這就是主流科學主導的宇宙認知？愚蠢之極！

宇宙是自然的存在的宇宙，是物質的宇宙，是由無限大的空間中存在無限大的質量和無限大的能量並每時每刻不停的運動和變化的宇宙，是不依人的意志而改變的實體宇宙，它沒有起點和終點，是永恆的隨機變化。

51區用戶31034804539

根據現有的天文觀測，距離地球越遠的星系，哈勃紅移越明顯，即整個宇宙在加速膨脹。由觀測到的膨脹速率，推算出現有宇宙大小為930億光年。

題主想問的是，宇宙膨脹的最大速率超過光速是否違反了光速不變原理。

首先，光速不變只是為了解釋物理實驗結果(證明以太不存在)而給出的一個假設前提，並非是由公理推導出的定律。換句話說，如果有別的解釋能與數學計算和實驗結果自洽，那麼光速不變原理就可以違反。

其次，物理實驗中，科學家試圖通過高能粒子加速器製造出超光速的的粒子，均告失敗。原因在於高能粒子加速器的動力是電磁相互作用，最大作用速度即是光速。比如：用子彈連續射擊木板，木板的最大速度不可能超過子彈的速度。因此，實驗結果並不能證明物質的最大速度就是光速。

再次，我們說的普通物質，是指費米子(自旋為1/2)，而光子則是一種玻色子(自旋為0)。費米子與玻色子是兩種屬性截然不同的物質。費米子正是通過與玻色子的相互作用而獲得了質量與引力。而光速正是費米子與玻色子兩者共同作用的結果，並不能代表光速就是宇宙最快速度，因為，我們不確定宇宙中是否還有其它類型的粒子。

結論：光速不變原理並非公理，它的物理意義尚未解釋清楚。至於宇宙空間的膨脹速度超過光速，還是一個等待解開的謎。

石風歷史

它們說這930億不是距離！它們說這930億不是空間！它們說空間不是距離！它們說距離不是空間，明擺在那裡的空間它們就是不承認，明擺那裡的距離它們就是不承認，它們說這膨脹出來的空間不算數，它們說這膨脹出來的距離也不算數，只有“奇點”才算數

熵增的天敵

以前看過一個科普文章，不知道真假，僅供參考，有科學家認為宇宙誕生後的一段時間內也就是早期宇宙的光速要比現在快，沒錯和劉慈欣的三體的設定相同，可能大劉也看過這文章，而且你要知道宇宙大爆炸不是我們想象的像炸彈爆炸一樣的那種爆炸，宇宙大爆炸是沒有中心點的爆炸，這可能人類永遠也無法想象出來，就像二維的生物想象不出三維的高矮，說實話現在關於宇宙的誕生，宇宙大爆炸論有很多的bug只是我們人類最好的解釋，宇宙的迷人類只看到一點點，最好不要太深入，畢竟這是個無解的

關鍵字: 億光年 科普 光速