宇宙的誕生
137億年前，一場大爆炸之後，宇宙出現了，這是一切事物的起點。
各種塵埃、基本粒子開始融合，逐漸地有了恒星、行星、星雲。這一切的一切建構了我們所熟知的宇宙，根據現有的實體理論，宇宙中最快的物質是光，沒有任何物體運動能夠超越光速。
大爆炸是宇宙出現的起點
同時，現代科學家的研究也證明了宇宙正在不斷地膨脹中，速度快到誇張，整個宇宙以超光速的狀态正在加速膨脹着，可觀測宇宙的尺度已經達到了460億光年。
那麼你是否會有一種奇怪的疑問在心底裡誕生？既然物體不能超光速運動，宇宙也隻有一百多億年的曆史，那麼為何它能夠超光速膨脹，可觀測尺度還在不斷地增加？這是否違背了實體定律，甚至還和現有的理論沖突？
超光速膨脹中的宇宙
在質疑之前，我們先來看看和這個宇宙相關的實體體系和理論，再用一把尺子做一個詳細的具象化解釋，你就能明白了。你沒看錯，僅僅是一把尺子就能搞懂這個複雜的概念，但是前提是建立在基礎認知的前提下。
認識宇宙
首先可以肯定的是，宇宙确實在超光速膨脹，而且這個膨脹狀态還在不斷地加速中。宇宙早期還經曆了大暴漲，這個時期的暴漲膨脹則更加誇張。暴漲發生在宇宙大爆炸後的10−36秒，在10−33至10−32秒之間，宇宙從原子核大小瞬間膨脹到太陽系大小。
宇宙的膨脹狀态在不斷加速
即使是光也不能達到這種速度，這樣極其微小的一瞬間，光隻能走過原子核直徑的百億分之一。大暴漲之後，宇宙的膨脹速率才放緩了一些。
科學家們研究宇宙的關鍵節點可能要從電磁力學開始，早期科學家在對于電和磁的問題上一直處于一種糾結的狀态。為了描述磁場和電的關系，他們不得不尋找一種方程能夠解釋這些相關現象的問題。
宇宙和電磁力學的關系
經過多名科學家的努力研究，一直到麥克斯韋這裡，電磁場力這個問題得到了基本解決。其中麥克斯韋的四個關鍵方程組成為了電磁場問題解決的關鍵。
除了在電磁力學上的變化外，根據牛頓所建立的經典實體體系在電磁力學的研究上出現了不可控的沖突。如果想要得到正确的解答，必須有一套新的理論體系。
麥克斯韋的電磁場理論
為了解決這個問題，洛倫茲建立了一種以觀測者在不同慣性參照系之間，對實體量進行測量的轉換關系。這就是著名的洛倫茲變換，在解決完這一問題後，愛因斯坦的出現将現代實體學拔高了一個層次，相對論出現了。
洛倫茲變換和麥克斯韋方程組成為了相對論的基本方程，并且在廣義相對論之後，人們有了一個能夠觀測宇宙的初步方式，通過數學模型的建立來測量宇宙。
洛倫茲變換式
那麼，如何用這裡面的知識去解答物體不能超越光速這個問題呢？愛因斯坦在對相對論做出解釋後，在自己随後的研究中利用洛倫茲變換的速度合成公式中給出了答案。
在該公式還引入了因速度變化造成的時空膨脹效應，通過方程的求解後得出理論，物體隻會無限接近于光速，甚至都不能達到光速，更不用說超越光速了。
時空膨脹效應
相對論揭示了物質與時空之間的關系，它們的運動狀态。這一點在如今的衛星上有着充分的展現，即便是再精準的原子鐘，也會有時間上的偏差。物體的運動也不是絕對變化的，這種相對化境讓我們認識宇宙膨脹有了一個基礎的前提。
就宇宙本身而言，時空本身也是需要運動的，宇宙不可能保持靜止，是以不斷地向外擴張才是宇宙真實的狀态。運動地相對狀态取決于觀察者的參照系。
愛因斯坦相對論時空觀
這就好比一輛跑得特别快的汽車，這輛汽車能夠以極快的速度繞着地球環行，這輛汽車就像是太陽散發的光一樣，太陽自身轉動就能夠超過光子逃逸出去的所需的距離，但你不能說太陽的速度超過了光速。同樣的，這輛汽車也永遠不會看見自己的尾燈。
物體的運動速度還和品質有關，在同等的直線運動狀态下，物體的相對速度有多少，這部分品質就會在速度的加持下獲得提升，準确地說就會有更大的能量。
光子本身就是一種能量
當運動速度到達了它的品質極限後，速度就會呈現趨于平緩，要想超過光速，在品質上還得是無限趨近于零。然而沒有品質的物體無法運動，這也就限制了任何物體以超越光速去運動。
是以目前超光速飛船隻能存在想象之中
光子本身就是一種能量，它的運動方式從本質上講就是光速本身，是以它無法被自己超越也無法被超越。
觀察變化
在認識了相關的知識後，我們再回到觀察這件事本身上，宇宙的膨脹為何是能夠超光速的。
超越光速
實際上，宇宙的運動沒有我們想象的那麼簡單，而且膨脹的宇宙不包含超光速運動，更多地是一種空間變化。狹義相對論裡，靜品質的物體不能達到光速，但在廣義相對論裡，觀察者隻能測量其鄰近區域的實體量。
宇宙空間
也就是說，我們認識的宇宙在整個宏觀尺度下不是一個靜态的空間，每一處地方都是可以運動變化的，而我們的觀察有限，導緻了觀察結果的局限。是以，對于觀察者而言，鄰近的區域不屬于同一個參考系内，經過其區域的品質粒子也無法達到光速。
宇宙裡有什麼不是暫時
空間本身膨脹是不受這種限制的，不以光速為上限，因為它本質和簡單的光速運動不同，不受制約。舉一個不恰當的例子，你現在處于一條平直的大道上，離你200米處有一面旗幟，這個旗幟就是終點。
從你一開始奔跑，道路就在不斷地被拉長，剛起跑的時候，你可能會跑過一段路，但很快你會發現，你身後的道路也在不斷地拉長，并且整條路越來越長，然後你整個人看起來就像是靜止不動了一般，但實際上你确實在拼了命的跑。
将尺子作為膨脹體
就像尺子上的标尺一般，每一個刻度之間的距離都在拉長變化，原來1米的尺子在不到1秒内，從1米變成了100米，但它的測量範圍仍然是在1米内。
不同的是，尺子上的所有刻度之間的距離都從原來的1厘米變成了1米。相鄰之間的刻度都向左右兩側遠離了1米。刻度之間的退行變化成了尺子膨脹的直覺感受。
膨脹後的尺子
尺子刻度的這種狀态呈現，在運動的過程中，相對速度成倍的提升，這種相對速度近距離的增加而增加出來的距離，就是物體在均勻膨脹的載體。
回到宇宙觀察中來，星系與星系之間的變化就像是尺子上刻度的變化一般，這種超光速的退行是以銀河系為參照系的前提下。是以本質上來說，它們之間的距離是在不斷地被拉長，而不是以光速去運動造成。
雙鼠星系
作為觀察者來講，即便站着不動，也能感受到這種被拉長的感覺，這跟前面列舉出能拉長的跑道上奔跑，也是一樣的道理。在認識到了這一切之後，你就明白了宇宙為何能夠以超光速膨脹，卻沒有物體能夠以超光速進行運動，因為這兩者其實在本質上還是有嚴格差別的。
未來何去何從
由于宇宙膨脹實在是太過于詭異，科學家也不得不尋求一種合理的解釋，為了彌補這個空缺，暗能量假說的出現，側面解釋了宇宙正在加速膨脹。
暗能量與光會發生中和作用
宇宙膨脹在19世紀就有人提出過了，但宇宙誕生百億年來，它到底是在加速還是減緩呢？這種判斷主要是通過測量宇宙中的天體距離和紅移關系了。
通過對恒星的亮度變化和位置變化來推斷距離，當然這不是随便就取一顆恒星作為觀測依據，而是選擇一個有着絕對亮度的天體作為标準。隻有大品質恒星演化爆炸後的超新星才有這個能力，其爆發亮度能夠超過整個星系，即便相隔很遠也能觀測到。
恒星會在核心進行核聚變
而紅移就像是氣球上的斑點，宇宙就是這個氣球，随着氣球越來越大，斑點之間的距離也會越來越遠。而讓宇宙膨脹的能量就來自于這種暗能量，它占據了宇宙空間的70%。
通過中微子震蕩和微波背景輻射的變化，科學家們能夠追蹤到宇宙最細微的變化。觀測的結果是，宇宙确實是在加速膨脹。由暗能量主導的宇宙變化将會在遙遠的未來決定着宇宙的命運。
中微子天體實體學
這種加速膨脹不禁令部分科學家擔憂，如果膨脹加速一直持續下去，宇宙中的物質和能量将會變得越來越稀薄。星系之間互相遠離的速度會變得非常快，甚至不會再有新的結構形成。
愛因斯坦建立的廣義相對論曾被質疑有誤，因為當時愛因斯坦假想過，如果要使宇宙保持靜止，就必須加入一個常數，這就是如今所說的宇宙常數。
愛因斯坦的宇宙常數
加入宇宙常數後的時空停止了拉伸變化，開始重新收縮回來。根據相對論建立的時空模型，我們可以假定時空周圍的物質分布愈來愈多，時空彎曲開始變得明顯，空間開始擴張。
在相對論方程的後半部分，如果加入這個宇宙常數後，時空區域平緩，開始收縮。愛因斯坦便是用的這種方法來使宇宙變得“平靜”起來。但不久卻遭到了來自其他科學家的質疑，因為在對天體的紅移觀察中，宇宙是膨脹的。
光線的三種紅移
關于對宇宙常數的假想設立，愛因斯坦很快便承認了自己的錯誤。不過，有趣的是，在100多年後的今天，随着理論實體不斷完善，觀測裝置不斷更新。科學家推測宇宙常數是存在的，但也許是負數形式，另外宇宙的膨脹速度超出所有人的想象，原本錯誤地推理重新回到科學殿堂。
暗能量被認為是宇宙常數的化身
今天，科學家們仍然在不斷地探測揭秘這種隐秘的暗能量，希望能夠從它身上得到關于宇宙更多的奧秘。對于暗能量的研究，不僅是日本、美國等其他地區，包括大陸都将會投入大量的精力去準備。
大陸空間站巡天、天籁計劃都是為此準備的，包括國際上的一些合作項目，都是準備揭示宇宙加速膨脹背後真實原因。同時，随着中微子震蕩的發現，暗能量的神秘面紗也在一點一點地被揭開。
強大的宇宙暗能量
未來的幾年時間裡将會是暗能量研究揭秘的黃金時期，在全世界科學家的共同努力下，宇宙膨脹一定會得到一個更加清晰準确的認知。