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爱因斯坦是人类历史上最伟大的物理学家之一 ， 在上世纪初叶 ， 他凭一己之力创立了现代物理学的两大支柱之一的相对论 。

【爱因斯坦|爱因斯坦说：光速不可超越，可宇宙为什么在超光速膨胀？他错了？】相对论中有很重要的一条物理准则就是：光速不可超越 。
光其实就是电磁波 。 光速就是光在真空中的运动速度 ， 是一个精确值 ， 为299792458 m/s。 它是宇宙中的速度极限 ， 任何物质的运动速度都不可能超越光速 。 并且 ， 任何有质量的物体的运动速度都只能无限接近光速 ， 在宇宙中只有那些静止质量为0的物质的运动速度才能达到光速 ， 光子的静止质量就为0 。
此外 ， 光速与观察者和光源的运动速度无关 ， 和光的传播方向也无关 ， 这叫做光速不变原理 。 这一点从麦克斯韦方程组就能推导出来 。 这意味着 ， 你扔出一个发光的手电筒 ， 手电筒发出的光的速度并不会改变 。

说到光速不可超越 ， 有些人就不同意了 ， 比如两人以60%的光速相向而行 ，那么这两个人的相对速度岂不是达到了1.2倍光速 。 这看起来似乎很有道理 ， 其实不然 ， 因为在高速运动状态下 ， 速度的合成要遵守洛伦兹变换 。 之所以这样 ， 是因为高速运动的物体会对时空产生影响 。 只有在低速运动状态下 ， 速度的合成才能符合伽利略变换 。

科学家认为 ， 我们的宇宙起源于一次特殊的大爆炸 ， 宇宙最初是一个体积无限接近于零的奇点 ， 爆炸后一直都在膨胀 。 宇宙诞生至今已经138亿岁了 ， 经过漫长的膨胀 ， 现在宇宙的直径至少为930亿光年 。

细心的朋友可能都会发现一个问题 ， 宇宙只有138亿岁 ， 可直径却有930亿光年 ， 那岂不是说宇宙的膨胀速度超过了光速 。
既然光速不可超越 ， 那为什么宇宙的膨胀速度能够超越光速？这不是自相矛盾吗？
但细心一想 ， 科学家们如此聪明 ， 学识渊博 ， 肯定不会犯这种低级错误 ， 必然是我们的理解出错了 。
其实 ， 整体上来看 ， 宇宙的膨胀速度确实超越了光速 。 不过从局部来看 ， 这些星系的运动速度并没有超过光速 ， 只是遥远星系相对于银河系的退行速度超越了光速 。 如果从另一端观察银河系 ， 你会发现银河系也在以超光速退行 。
之所以产生这种现象 ， 是因为宇宙空间处处都在均匀的膨胀 。
这就好像吹气球一样 ， 随着气球的膨胀 ， 分布在上面的星系也会相互远离 ， 只是靠得近的分离的比较慢 ， 相距越远的分离的也越快 。

打个比方 ， 就拿一把100毫米长且布满刻度线的直尺来说 ， 若直尺1秒内突然膨胀成200毫米长 ， 那相邻刻度线间的距离就由原来的1毫米变为2毫米了 ， 这意味着每条刻度线两侧的相邻刻度线都在以1毫米每秒的速度远离它 。 若你站在零刻度线观察 ， 那么你会发现 ， 离你越远的刻度线 ， 远离你的速度也就越快 ， 其中100毫米刻度线相对于零刻度线在1秒内移动了100毫米 ， 而1毫米刻度线相对于零刻度线只在1秒内移动了1毫米 。 这就是均匀膨胀过程中因距离产生的速度叠加效果 。

为什么科学家认为是宇宙空间在膨胀 ， 而不是星系本身在向远处高速运动？这是因为远方的星系都在远离我们 ， 并且各向同性 ， 退行速度与距离成正 ， 星系的运动不可能如此步调一致 ， 这只能用宇宙膨胀来解释 。 其实 ， 自从上世纪哈勃发现远方星系整体都在红移 ， 就已经认定了是宇宙在膨胀 ，
根据科学家的观测 ， 宇宙空间每百万秒差距（约326光年）上的膨胀速率约为70千米每秒 。 也就是说 ， 星系和观察者之间的距离每增加326万光年 ， 每秒相对于观察者的退行速度就会增加70千米 。 这个膨胀速率被叫做哈勃常数 ， 这是为了纪念哈勃首先发现了宇宙膨胀 。

若每百万秒差距（Mpc）换算成1光年 ， 宇宙膨胀的速率就仅为2.1厘米每秒 。 而在光年这种小尺度空间里 ， 引力才是主导力量 ， 所以星系并没有因宇宙空间的膨胀而被撕裂 。分页标题#e#
不过 ， 科学家通过长期的观测发现宇宙不仅在膨胀 ， 并且在暗能量的作用下加速膨胀 ， 这意味着宇宙膨胀的速率还会增加 。 如果这个趋势不变 ， 未来不仅星系会被撕裂 ， 整个宇宙都会步入大撕裂的命运 。
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来源：(科学探索菌)

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标题：爱因斯坦|爱因斯坦说：光速不可超越，可宇宙为什么在超光速膨胀？他错了？