太空旅行是怎么做到比光还快的？你也一直对此抱有好奇吗？
在20世纪九十年代左右，人们普遍接受了“宇宙膨胀”这一观念的输入，但也认为宇宙必须减缓它的膨胀速度。从理论上来说，地心引力的基本作用力总有一天是要战胜宇宙膨胀的力量的，并使它停止膨胀。然而在世纪交替那时候，有新的观察发现证明宇宙膨胀并未减速，准确来说还在加速中，这使得科学家们大为震惊。
这里是《天文在线》，今天我们正在回答一些很特别的问题。太空旅行是怎么做到比光还快的？你注重事实吗？你也一直对此抱有好奇吗？
真空中的光速并不是已知粒子能达到的最快速度，但它已经成为了宇宙中其他物质所能达到的光速极限。光速每秒接近300000公里，准确来说是每秒299792公里，一秒之内可环绕地球七圈半。因此，它理所应当成为了人们口中不可打破的速度记录，但接下来我们还需要考虑爱因斯坦的广义相对论。广义相对论中提到说，一个物体的速度越接近光速，它的质量会趋近于无穷大，而长度趋近于零，这显然是不可能的。
在2012年，欧洲核子研究中心的一个团队声称已经测量到中微子的粒子比光速快了0.002%…但后来发现是由于一条光纤老化松散，使得这次的测量结果产生了误差，最后实验以失败告终。2017年某个理论问世，大胆推测宇宙中可能还有其他粒子的存在——超光速粒子，它的速度确实能够超过光速…不过它只是存在于量子真空中的虚拟粒子，所以并不是所有粒子都存在于当下同一时空中。
不论怎样，我们实际上并不需要理论上的粒子来回答是否有比光速更快的物质存在，难道还有比不存在更为特别的答案吗？自人类文明诞生以来，科学家们就没有停止过对世界根本规律的探索，如今之宇宙，是无数已知的伟大探索的开源，而关于那些目前还未能探索到的未知答案就藏在宇宙的某个角落，科学家们利用已知和有限探索未知和无限…那才是宇宙本身的魅力所在。
我们的宇宙还在不停地膨胀，也正因如此，有些星系我们可能永远见不到。一些星系离我们如此遥远膨胀得如此之快，它们的光可能永不会被地球上的望远镜捕捉到。即使现在天空中有一些星系是我们能够看到的，但关键是时间流逝斗转星移，这些星系它们终有一日会从我们视野中消失，消失速度之快以致于其本身的光也难以企及。
我们最好把这个过程想象成时空是一块覆盖在宇宙上的有弹性的织物。如果它的四角都被拉伸，那么最远的点似乎会更快地被拉伸。就像假设你以站在某个中心，离你最近的东西似乎会以较慢的速度被移开。
根据2016年的最新计算，宇宙膨胀的真正速度是每兆焦距每秒73公里——兆秒差距相当于326万光年。这是一门严肃的科学，但它基本上证明了遥远的星系正以超过光速的速度远离我们，该预测称宇宙中所有物体之间的距离将因此在大约100亿年后增加一倍。那么，这怎么会发生呢？好吧，尽管它们看起来是这样，但严格来说，达到这些速度的并不是星系。
我们认为……实际上，只是星系之间的空间在以比光速更快的速度发展。这种现象经常被解释为，宇宙像是一块大的面包面团，而星系是散布在上面的葡萄干。当面团被煮熟后便开始膨胀，葡萄干彼此之间的距离就越来越远——但葡萄干本身并没有真正改变。
在这个等式中，光速只真正适用于 "局部物理学"，或发生在我们比较熟悉的物理过程中，同时这个情况也变得更奇怪。实际上，人们认为即使是最高速度限制也可能在宇宙的远端被打破——而这基本上就是宇宙膨胀的表现。所以，虽然我们确实不会看到 "本地 "飞船飞得比光还快，但远处的空间延伸可以（而且正在）达到这种速度。
有趣的是，就像科学中的许多事情一样，最初对宇宙膨胀（以及空间延展是否可以超过光速）的困惑实际上也孕育了全新的研究途径。当宇宙加速论被首次提出时，它似乎违背了逻辑，但这一启示后来导致科学家和理论家提出了暗能量的想法。我们现在可以了解到，暗能量构成了我们已知宇宙的68%。而我们之所以知道这一点，是因为我们的宇宙要想像快速膨胀，就需要有这么多的能量。
同样，我们如今所知晓的另一神秘物质——暗物质，构成了宇宙27%的组成部分……，这使得可观测宇宙中仅有占总量5%的其他成分，其中包括所有的粒子及物质。虽然爱因斯坦没能认识到暗物质与暗能量，但正是由于二者的存在，有效地证明了曾被认为无孔不入的强大的光，现在正在被宇宙自身所削弱。
虽然这是一个十分有趣的事实，但宇宙在扩张之中，也给我们指出了一个潜在的寂寥未来。若宇宙持续以不断增加的速度扩张，那么在某一阶段，整个星系终将在我们眼前的天空消逝。诚然，它们并不会完全“消失”，只是我们将再也无法观测到它们，因为它们的位移已经使它们发出的光无法到达地球。如此看来，数百万年后，宇宙终将对我们“隐身”——只剩一个有着更加稀少星体与星系的虚无需要我们去消化。
这一切意味着，由于普遍存在的宇宙扩张和相较而言的有限光速，我们（以及那些不知何所在的高级生命）必须要赶在某种最后期限前，与宇宙内的其他文明达成联络。尽管遥远的星球看起来有着难以置信的距离，但终有一天，哪怕用最先进的望远镜也无法用眼睛对它们进行观测。虽然这一最后期限在极其遥远的未来，并非我们当下最为紧迫的关切……但如果任何活在遥远未来的生物想要对宇宙边缘进行了解的话，那么他们就将要面对这样的现实了。时间不等人，而这一切都缘于太空的行进要比光更加迅速。
相关知识
在物理宇宙学与天文学领域中，暗能量是一种未知形式的能量，能在最大程度上影响宇宙。首个能证明其存在的观测证据源于对超新星的测量，这一测量揭示了宇宙的扩张并非以一个恒定的速度，而是在不断加速地进行着。
要理解宇宙的进化，就需要知道它的初始状况和组成部分。在上述观测之前，学界通常认为随着时间的流逝，宇宙中各种形式的物质和能量会逐渐减缓宇宙的扩张。对于宇宙微波背景的测量表明，宇宙始于一场热大爆炸，基于此，广义相对论解释了宇宙的进化以及随后的大规模运动。
若不引入一个全新形式的能量，则无法解释对一个不断加速的宇宙要如何进行测量。自20世纪90年代以来，暗能量成为用来解释加速扩张的最广为接受的一个前提。在2021年时，宇宙学研究中有数个活跃领域致力于研究暗能量的基本原理。
假设标准宇宙学模型（Lambda-CDM）是正确的，目前最精确的测量工具表明，在当下的可观测宇宙中，暗能量占全部能量的68%。暗物质和普通（重子的）物质质能分别占26%和5%，而其他组成部分，例如中微子和光子，所占的比例很小。暗能量的密度很低（~7×10－30g/cm³），要比星系中的普通物质或暗物质低很多。然而，由于它在整个太空中的一致性，使它能够对宇宙的质能进行控制。
by:Gwen, 9u，Narcissus
