宇宙的膨胀现象早已不是新鲜话题,自上世纪五十年代起,科学家便确认宇宙不仅在膨胀,而且是以加速状态持续扩张。这一过程带来了一个有趣的观察现象:当我们仰望星空时,那些闪烁的星光其实来自数亿年前,因为光需要漫长的时间才能穿越浩瀚的宇宙抵达地球。与此同时,随着宇宙的膨胀,星系之间的平均距离也在不断增大,这让人不禁产生疑问:我们能否准确判断这些恒星与地球的距离?
天文学家通过长期观测和数据分析,构建了一个名为LCDM的宇宙学模型,该模型充分考虑了暗物质和暗能量的作用。借助这一模型,科学家计算出,在宇宙年龄为137.7亿年的基础上,当前人类能够观测到的极限范围约为450亿光年。这一距离被称为“共动视界”。有趣的是,450亿光年远超宇宙的年龄,这是否意味着宇宙膨胀速度超过了光速?答案是肯定的,但这并不违背物理定律。
光速限制仅适用于局部空间。例如,我们永远不会看到一艘火箭以超过光速的速度从眼前飞过。然而,对于那些位于宇宙边缘的天体,由于它们距离我们极其遥远,其退行速度可以超过光速。这一现象并不违反狭义相对论,因为相对论的限制仅适用于局部观测。
早在LCDM模型提出之前,科学家便通过红移现象来计算天体的退行速度。红移是指星系远离我们时,其发出的光线向电磁波谱的红端移动的现象。埃德温·哈勃正是通过这一现象首次发现了宇宙膨胀的证据。在膨胀的宇宙中,距离越远的天体退行速度越快,因为它们与我们之间的空间越多,膨胀效应越显著。当退行速度超过光速时,便达到了所谓的“哈勃距离”,即约137.7亿光年。
尽管如此,我们仍然能够看到那些退行速度超过光速的星系,因为它们发出的光线是在很久以前,当它们距离我们还较近时发出的。如果我们等待足够长的时间,甚至可以看到这些星系背后的其他星系,因为它们在过去也离我们更近。然而,存在一个极限,即“宇宙学事件视界”,其距离约为170亿光年。任何在此距离之外的天体此刻发出的光线将永远无法抵达地球,无论我们等待多久。
暗能量主导的加速膨胀让情况有所变化。未来,宇宙学事件视界将继续扩大,但最终会达到约600亿光年的极限。然而,这并不意味着我们能够看到所有事物。来自最遥远星系的光线会发生红移,波长变得如此之长,以至于它们实际上从我们的视野中消失。大约在1000亿年后,本地星系团之外的所有星系都将永远从我们的视野中消失,宇宙将变得更加孤独。











