宇宙在超光速膨胀 但没有物体相对于空间移动 这句话怎么理解？

本文参加百家号科学#了不起的天文航天#系列征文

之前也解释过：宇宙只有137亿年，而可观测直径达到了920亿光年。因为宇宙在超光速膨胀，星系也相对于我们超光速远离，而我们又说在空间中没有任何物体在移动！这句话确实是违背常理，下面就举一些例子解释下这个问题。

我们经常把空间想象成一个膨胀的气球表面，而宇宙中的所有东西（恒星、星系等）都像气球表面上的蚂蚁一样。

空间为何可以以任何速度膨胀

由于宇宙的膨胀，两只蚂蚁看起来会相互远离，但是蚂蚁并没有相对于气球表面在移动。如果下面这只蚂蚁用光来测量上面那只蚂蚁是否正在远离它，它会发现上年那只蚂蚁身上发出的光出现了红移，这就是多普勒效应！

但是空间（即气球）在膨胀，并没有任何东西在移动。所以原则上，空间可以以任何速度在膨胀，甚至是超光速！

以上这个说法确实让人感到困惑。因为当你测量另一只蚂蚁相对于你的移动速度时，你会发现它会离你越来越远。但在这里又说空间中的物体并没有动，这个怎么理解？

我们通常提到“运动”或者“移动”的时候，我们想到的是：某个物体在一个时间点的一个位置，移动到在另一个时间点的另一个位置，这就是我们所说的移动！

我们在地球上甚至在银河系中说位置的时候，都有一个固定的坐标系，我们的移动是相对于空间固定坐标发生的！我们日常生活中也不存在空间膨胀的现象。我们可以随意确定一个坐标！如果这个坐标本身在动的话，那么你认为你根本没动，但是你相对于空间中的坐标却在移动！

如果地球在膨胀会怎么样呢

打个比方，假设地球正在膨胀，甚至膨胀的速度很快！到明年这个时候，地球的半径将是现在的两倍。

A城市和B城市之间的距离似乎是3900公里。但是一年后，城市里的人又测量了距离，发现他们之间的距离变成了7800公里。A城市的人说B城市远离了他们。在B城市的人认为是A城市远离了他们。但两个城市都坚称他们一直都是静止的，从来都没有动过，没有相对空间发生过任何移动！

当他们开始测量速度时，发现B城市正以每小时0.44公里的速度离开。反过来B城市的人看到A城市也在以同样的速度远离他们，这简直匪夷所思，因为他们并没有动啊！

实际情况是这些城市赖以生存的世界在不断的变大，这让他们感觉到在彼此远离。两个城市离得越远，远离的速度越快！例如：上海目前距离纽约11900公里。如果地球正在膨胀，一年后它们将相隔23800公里，因此两个城市看起来正在以每小时1.36公里的速度移动。然而上海、纽约根本没有搬迁。

和地球中的城市一样，星系也相对空间来说并没有动

宇宙也是如此，膨胀的宇宙取代了膨胀的地球，不变的星系取代了不变的城市。

还有最后一个问题就是：宇宙的膨胀只是大尺度上的结果。星系、恒星、行星、细胞和原子并不会膨胀，因为膨胀的力量实在是太弱了，无法影响已经被任何力束缚住的物体。

所以我们说空间可以以任何速度膨胀，但空间中的物体并没有相对空间发生任何位移！它们认为它们就是静止的！