退行速度，宇宙中的已经确认的唯一超光速现象，为什么是合理的？

　　老郭在昨天的文章《多普勒红移可能是我们理解的假红移，真正的原因是空间爆胀》里面跟各位小伙伴讨论了宇宙学红移的本质：空间暴胀，导致电磁波的波长边长现象。本文，我们从这个现象出发，介绍宇宙的另一个现象——河外星系退行。
　　老郭这里之所以说是河外星系退行，而不是说所有的恒星都在退行，这是因为，银河系内，确实有在向我们靠近的恒星。跟宇宙的大尺度比较起来，我们的银河系不过是个尘埃，这个小小的尘埃内部，宇宙的空间膨胀没有那么明显，所以在局部有恒星间的靠近，也是可以理解的。
　　哈勃望远镜
　　哈勃望远镜的观测，以及架设在地面的大量天文望远镜的观测表明，几乎所有远处的恒星或星系都在以各自的速度背离我们而运动，即空间个点的膨胀率相同，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀．不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比．即v＝Hr。式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。
　　为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致，所以宇宙大爆炸虽然是一个假说，但是以及被大多数科学家所接纳。
　　科学家研究发现，河外星系的退行速度可以达到甚至超过光速，有一个距离被称为＂哈勃距离＂:d=c/H。其中c为真空中光速，H是本文前面提到的哈勃常数。d是处在哈勃距离的河外星系，距离哈勃距离处的退行速度正好等于光速。比哈勃距离更远的星系，退行距离超过光速，在退行距离之内的星系，退行速度低于光速。所以，哈勃距离之内的星系就是我们能观测到的星系，哈勃距离也就是我们目前技术能观测到的宇宙的半径。
　　不过，对于退行速度超过光速这个事情很多小伙伴会有疑问，这不是违背相对论了吗？其实是没有的，相对论中禁止的是任何物体或者信号在空间中的运动超过光速。但是退行速度是空间本身的膨胀造成的现象。这种现象过程中并不传递任何信号和物质，也不会改变因果关系，所以并不与相对论矛盾。
　　在这里需要注意一点，虽然我们说处在哈勃距离之外的星系远离我们的速度超过光速，但这些星系发出的光我们仍然是可以收到的。这是因为，哈勃距离并不是一个恒定的值，他的大小取决于哈勃尝试，而哈勃常数随着时间不断减小。从上面的哈勃距离公式可以知道，哈勃距离随时间增大。当哈勃距离把原来处在它之外的星系发射的光子，这些光子的退行速度也大于光速，原来是不能到达地球的，也包括进来之后，这些光子相对于我们的退行速度就小于光速了，这个时候我们就能看到它。
　　我是郭哥 论道，一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学，让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣、更有料的科普搬运工。耐心看完的小伙伴，留个言、点个赞加个关注再走呗。