Question

如何理解宇宙膨胀超光速，而我们看到的却几乎没变化？

Answer 1

如何理解宇宙膨胀超光速？

这个问题时空通讯已经回答过很多次，看来还有许多人有兴趣，并且没弄清楚，就再啰嗦一遍。

这个超光速是基于宇宙很大，有465亿光年可观测半径，这是一个庞大的数字。

我们一定要理解光年是一个什么概念。

光年就是光在真空中走一年的路程。光速在真空中每秒约30万公里，一个儒略年为365.25天，就是31557600秒，这样一光年就是约9.46万亿公里。

旅行者1号是人类发射已经飞得最远的航天器，飞了43年时间，才走了220多亿公里，约430分之一光年。它现在以每秒17公里的速度飞行，要飞出太阳约1光年的引力圈，还需要17000多年。

从我们地球和太阳系的运行来看，我们并没有感觉到宇宙膨胀的速度，否则我们就无法把控旅行者1号的飞行轨迹和速度了。

原来宇宙膨胀是均匀的膨胀，就像吹一个气球，当然不是我们想象这么小的气球，也不是有一个吹嘴的气球，而是一个不断胀大像篮球一样圆形的球。

这只是为了比喻，实际上宇宙的样子远比这复杂很多，而且到底什么样，也无定论。

如果按照这个球来比喻宇宙，所有的星系都在这个圆形的球表面上，随着球的胀大，所有的星系都会相互分开。

但靠得很近的星系分开是缓慢的，只有远距离叠加起来才离开得很快。

所以，科学家们测量宇宙膨胀速度参数，也叫哈勃常数，是测量距离我们百万秒差距（Mpc），约326万光年远星系离开我们的速度。

几十年来，科学界通过各种个方法测得的哈勃常数有一些出入，大概在67.8~82.4km/s·Mpc之间，平均值约75.1km/s·Mpc。也就是说在距离我们326万光年的地方，星系离开我们的速度约75.1公里每秒。

天文学家埃德温·哈勃在上世纪初页发现了宇宙膨胀，并得出了哈勃定律，其表达式为：Vf=HcxD。

这里，Vf表示星系远离我们的速率，单位为km/s（公里/秒）；Hc为哈勃常数，单位km/（s·Mpc）；D为要测算的目标相对地球的距离，单位Mpc。

哈勃定律包含着哈勃发现的宇宙膨胀规律，就是各向同性，速度均匀，越远越快，越近越慢，与距离成线性正比关系。

我们根据哈勃定律，代入哈勃常数，就可以计算出距离我们任意距离星系离开我们的速度。

在那个可观测宇宙边缘距离我们460亿光年的最远星系，离开我们的速度就大于光速的三倍。

同样，我们根据哈勃定律，代入哈勃常数向近距离反算，就会得出距离我们1光年的地方，宇宙膨胀的速率为0.023m/s，也就是每秒约2厘米多点。

在光年尺度，这点速度完全可以忽略不计吧？

即便距离我们254万光年的仙女座星系，宇宙膨胀速度也是微乎其微的。

根据哈勃定律测算，在仙女座位置宇宙膨胀速率为58.5km/s，根据这个速率简单计算，1000年才运行约1.85万亿公里，约合不到1/5光年。相比254万光年，只运动了1270万分之一，人类肉眼根本无法分辨出来，因此人类看到的恒星等天体几千年似乎都没有什么变化。

我们地球围绕着太阳公转，太阳围绕着银心公转，整体上并没有因为宇宙膨胀而分开。

而且，银河系与仙女座星系也由于相互巨大的引力，不但没有分开，还在以每秒约100多公里的速度靠拢，按照这种趋势运行，在未来40亿年内，必然会发生相撞融合。

宇宙中星系合并融合的事情很常见，一般认为，巨大的椭圆星系就是星系融合的结果。

现在宇宙中还有许多正在融合过程中的星系被发现，这些都证明宇宙膨胀是大尺度膨胀，小尺度引力还是天体运行的决定因素。

但宇宙膨胀终究是宇宙整体的运动趋势，受着暗能量的驱动，如果暗物质无法战胜暗能量，宇宙永远膨胀下去，所有星系最终都免不了分散消亡的下场。

宇宙的结局有很多种，其中的理论很复杂，这里就不扯了。

这就是时空通讯理解的宇宙膨胀，大尺度超光速，小尺度很缓慢。

就是这样，欢迎讨论，感谢阅读。