图解宇宙膨胀的方式，宇宙如何做到超光速膨胀的
我觉得有必要做一下这个问题的科普，因为经常看到宇宙膨胀的问题，很多人知道宇宙所谓“超光速膨胀”，那么宇宙究竟为何能做到超光速的膨胀？它又是如何膨胀的，为什么说这并不违背光速不可超越的说法？又是为什么可观测宇宙是920亿光年呢？
这会闲来无事，我试着讲一讲这个问题。
这会闲来无事，我试着讲一讲这个问题。
每次说这个问题的时候，我总喜欢把宇宙比作一根皮筋，这次也不例外，皮筋拉伸的方式其实和宇宙膨胀的方式是一样的，只不过皮筋是一维的线，它的拉伸方式只有2个方向，而宇宙是3维的，它的膨胀方向有很多而已。
OK，一根皮筋，我们在皮筋上等分画若干个点，就像下图这个样子。
所以当你拉开皮筋的时候，会观察到皮筋上的点之间互相的远离，那么我们假设A点为静止的，你会看到A点相邻的两个点，也就是B点和B1点，以相同的速度远离了A点。
OK，一根皮筋，我们在皮筋上等分画若干个点，就像下图这个样子。
所以当你拉开皮筋的时候，会观察到皮筋上的点之间互相的远离，那么我们假设A点为静止的，你会看到A点相邻的两个点，也就是B点和B1点，以相同的速度远离了A点。
是不是所有的点都以A点为中心互相远离呢？ NO NO NO，并不是这样，如果我们以其它的点为静止参考，你会发现和A点观察到的情况一样，旁边的点都以自己为中心远离。比如我们以D点为参考，会发现C点和E点以同样的速度远离自己，如下图。
这就是皮筋和宇宙膨胀的共同点，它们不是以一个点为中心的辐射扩散，而是没有中心点，所有的点都以自己为中心，相互远离。下图这种膨胀方式其实和炸弹爆炸的原理一样，都是辐射扩散，但是这并不是宇宙膨胀的方式（划重点）。
虽然“大爆炸理论”有爆炸两个字，但是它与真正的“爆炸”有根本区别，一定要记住这一点，否则你将无法理解宇宙膨胀和大爆炸（敲黑板）
虽然“大爆炸理论”有爆炸两个字，但是它与真正的“爆炸”有根本区别，一定要记住这一点，否则你将无法理解宇宙膨胀和大爆炸（敲黑板
）
OK，继续回到皮筋上来，还是以A点为参考，其实你可以把A点理解为地球，此时你就站在地球上，我所讲的就是你在地球上所观察到的情况。
刚才说了，以A为参考，相邻的B和B1都以相同的速度远离自己，这点能理解吧？那么我们看看相隔的点会怎样呢？也就是C和C1点，由于C点同样会远离B点，而C1点也同样会远离B1点，所以在A点会看到C和C1点，以2倍于B和B1点远离的速度，远离A点。如果B点远离A点的速度为V，那么C点远离A点的速度，就是2V，如下图。
刚才说了，以A为参考，相邻的B和B1都以相同的速度远离自己，这点能理解吧？那么我们看看相隔的点会怎样呢？也就是C和C1点，由于C点同样会远离B点，而C1点也同样会远离B1点，所以在A点会看到C和C1点，以2倍于B和B1点远离的速度，远离A点。如果B点远离A点的速度为V，那么C点远离A点的速度，就是2V，如下图。
同样的道理，D和D1点也会以更快的速度远离A点，也就是说，距离越远的点，它们的远离速度就会越快，反之就越慢。那么，如果这个皮筋足够长，总会有一个点，它远离A点的速度就会超过光速！
接楼上，此时Z点和Z1点远离A点的速度已经超过光速了，对于A点来说，Z和Z1以外的点，对于A点不可见。如果把这个例子般到宇宙里，Z和Z1之内的空间，对于A来说就是“可观测宇宙”了，超出这个范围的宇宙空间，A无论如何也是无法获得那里的任何信息。为什么呢？因为狭义相对论的结论：任何信息传递的速度不能大于真空光速！所以，这两点以外的任何信息，是无论如何也不能传递到A点的了。
科学家们根据这根“皮筋”拉伸膨胀的速率，计算出了这根皮筋上Z点距离A点的距离：460亿光年！
也就是说，以地球为圆心，以460光年的距离为半径，画一个圆球的空间，这个空间对于地球来说，就是“可观测宇宙”。
科学家们根据这根“皮筋”拉伸膨胀的速率，计算出了这根皮筋上Z点距离A点的距离：460亿光年！
也就是说，以地球为圆心，以460光年的距离为半径，画一个圆球的空间，这个空间对于地球来说，就是“可观测宇宙”。
我这样说，可能有点同学就不高兴了，难道你认为地球就是宇宙的中心吗，为什么可观测宇宙是以地球为中心的球体呢？
请大家再回过头看看3楼，宇宙膨胀的这种方式，就决定了宇宙没有中心，我说了宇宙膨胀不是辐射膨胀，与炸弹爆炸的那种方式有根本区别，这种像橡皮筋一样的膨胀方式，决定了无论你身处宇宙的何处，你都会观察到在地球上观察到的一样的情况，如下图，加入你并不在地球所在的A点，而是身处Z点，在地球上看Z点已经在可观测宇宙的边缘了，哪里的一切将以接近光速远离我们。而如果你再Z点，你观察到的情况和地球一样，可观测宇宙对你来说依然是一个460亿光年半径的球体，而地球则处于可观测宇宙的边缘。
请大家再回过头看看3楼，宇宙膨胀的这种方式，就决定了宇宙没有中心，我说了宇宙膨胀不是辐射膨胀，与炸弹爆炸的那种方式有根本区别，这种像橡皮筋一样的膨胀方式，决定了无论你身处宇宙的何处，你都会观察到在地球上观察到的一样的情况，如下图，加入你并不在地球所在的A点，而是身处Z点，在地球上看Z点已经在可观测宇宙的边缘了，哪里的一切将以接近光速远离我们。而如果你再Z点，你观察到的情况和地球一样，可观测宇宙对你来说依然是一个460亿光年半径的球体，而地球则处于可观测宇宙的边缘。
如果你仔细看并且认真思考了，你就会发现，这里其实并不存在任何实质物质的“超光速”，宇宙膨胀的速度在宇宙任何地方都是一样的，就像皮筋被拉开，皮筋上每相邻两点的远离速度都是一样的，无论这根皮筋有多长，地球周围的空间膨胀速率，与可观测宇宙边缘甚至是可观测宇宙之外的任何地方，他们膨胀的速率一样，这里没有任何违背相对论中光速不可超越的事情。
所以，所谓“宇宙膨胀超光速”的说法，是错误的，至少是不准确的。
细心的朋友可能会发现一个问题，可观测宇宙的半径是根据宇宙膨胀的速率计算得出的，这个膨胀的速率其实就是哈勃常数，也就是说，可观测宇宙的大小决定因素就是哈勃常数，那么这个膨胀的速率是一定的吗？答案是否定的，宇宙膨胀的速率并不是一成不变的，根据观测，宇宙正在加速膨胀，也就是说在可预见的未来，宇宙的膨胀将会越来越快，所以我们的可观测宇宙将会越来越小。
究竟什么原因导致了宇宙的膨胀？又是什么原因导致宇宙在以越来越快的速度膨胀呢？现在还不得而知，我们只能假设这种导致宇宙膨胀的原因是一个未知的能量，科学家称之为“暗能量”。
细心的朋友可能会发现一个问题，可观测宇宙的半径是根据宇宙膨胀的速率计算得出的，这个膨胀的速率其实就是哈勃常数，也就是说，可观测宇宙的大小决定因素就是哈勃常数，那么这个膨胀的速率是一定的吗？答案是否定的，宇宙膨胀的速率并不是一成不变的，根据观测，宇宙正在加速膨胀，也就是说在可预见的未来，宇宙的膨胀将会越来越快，所以我们的可观测宇宙将会越来越小。
究竟什么原因导致了宇宙的膨胀？又是什么原因导致宇宙在以越来越快的速度膨胀呢？现在还不得而知，我们只能假设这种导致宇宙膨胀的原因是一个未知的能量，科学家称之为“暗能量”。
暗能量导致宇宙膨胀，而引力似乎又会将宇宙之间的物质聚拢，这两种力互相较劲，就像是在拔河一样。目前来看，是暗能量占据了上风，但这是在非常大的尺度上，在比较小的尺度上，引力会更占据上风，所以暗能量虽然强大，它让整个宇宙都为之膨胀，但却无法阻止距离较近的星系之间的碰撞，所以我们的银河系在30亿年后依然会与仙女系融合。
然而楼上说了，宇宙在加速膨胀，也就是说暗能量似乎在增加，如果暗能量不可逆的增加，它最终将会战胜引力，星系将不会再融合，再之后，连星系内部的引力都无法抵抗暗能量，星系开始瓦解。再之后，就连太阳系之内的天体，都在暗能量的强大作用下开始分崩离析，行星将不再围绕恒星公转。而这一切，都不是终点，暗能量克服了引力，而它也终将克服更强大的电磁力，物质将不再能保持分子以上的宏观状态，这就是宇宙最为可怕，也是很可能的结局之一，“大撕裂”！