宇宙膨胀速度之谜一直是天文学界探讨的热点话题。令人惊讶的是,在宇宙的两个关键时期,其膨胀速度竟超越了光速的界限。第一个关键时期发生在宇宙大爆炸的前一刻,即宇宙诞生之初的极短时间内,宇宙经历了一次剧烈的加速扩张,其速度远远超过了光速。而第二个关键时期则是现今的宇宙,根据最新的哈勃常数测量结果显示,宇宙的膨胀速度依旧是光速的三倍有余。
这两个膨胀事件并非空穴来风,它们都得到了大量科学观测数据的支持和严谨数学模型的推演。正是宇宙的超光速膨胀,使得我们的宇宙虽然只有138.2亿年的历史,但其可观测直径却达到了惊人的930亿光年。然而,宇宙的实际规模远不止于此,还有一个庞大的不可见部分,其大小至今仍是科学界探索的谜题。
宇宙大爆炸理论自提出以来,经过了一个多世纪的讨论与研究,其理论体系不断完善,并获得了越来越多的观测证据与实验数据的支持。这一理论能够完美融合多种宇宙现象,因此成为了目前解释宇宙状态的最优理论,并被科学界广泛接受为标准的宇宙理论。
对于宇宙膨胀的观测,科学家们基于哈勃定律测量了哈勃常数。2013年,欧洲航天局公布的普朗克卫星最新测量结果显示,哈勃常数为67.80±0.77(km/s)/Mpc。这意味着每隔326万光年,远离我们的星系的速度将增加67.8公里,误差范围为0.77公里。据此计算,我们可观测宇宙的边缘星系远离我们的速度可达每秒96.7万公里,即光速的三倍有余。这一结论建立在宇宙均匀各向同性膨胀的观测之上,显示出宇宙没有中心,所有星系都在相互远离,且越远的星系远离的速度越快。
宇宙的超光速膨胀并不意味着每个星系间的相互远离速度都超过了光速,而是指整个宇宙的膨胀速度超越了光速。根据哈勃常数,我们可以计算出每1光年的膨胀速度大约为每秒20厘米左右。而我们肉眼所能看见的夜空中的恒星,其移动变化在短期内或几千年内几乎无法察觉,因为它们的移动主要受到引力和运行规律的影响,这些变化远大于膨胀所带来的影响。
宇宙的膨胀是空间的膨胀,其速度不受光速的限制,这并不会影响狭义相对论关于光速是宇宙中最高速度,以及任何具有静止质量的物质都无法达到光速的结论。值得注意的是,我们可观测的宇宙只是整个宇宙的一部分,还有部分宇宙是我们永远无法观测到的,这构成了所谓的未来视界。过去视界与未来视界共同组成了不可观测的宇宙,其大小尚不得而知。
尽管科学界对宇宙膨胀的研究已经取得了显著的进展,但宇宙的实际大小、形状以及未来命运仍然是未知的。然而,有一点可以肯定的是,这个宇宙是动态的、有边界的。这一观点自从相对论的出现以及宇宙膨胀的发现以来就已经确立,它彻底颠覆了经典静态无限宇宙论的观念。