“宇宙的年齡只有140多億年，直徑卻有920億光年，這不是一個明顯的悖論嗎？”

在你的這個問題中，“宇宙年齡只有140多億年”和“宇宙直徑有920億光年”這兩個表述都不正確。實際上，宇宙的年齡是不到140億年的，目前無論天文學理論還是多個項目的綜合觀測結(jié)果均顯示宇宙的年齡在137億-138億年之間，這個“年齡”指的是以奇點爆炸開始至今所經(jīng)歷的時間。

至于“宇宙直徑有920億光年”，姑且不說正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是約為930億光年，就“宇宙直徑”這個描述就是錯的，這一點我們后文詳談。

關(guān)于宇宙的實際年齡

NASA的威爾金森微波各向異性探測器的觀測結(jié)果表明奇點大爆炸發(fā)生在距今137.3 ± 1.2億年前，這意味著宇宙的年齡在136.1億-138.5億年之間。

2013年，歐空局（ESA）的普朗克尋天者衛(wèi)星的觀測結(jié)果將這個范圍縮小到了137.98±0.37億年前，2015年，該數(shù)據(jù)再次更新，被精確到了137.87±0.02億年前。

普朗克巡天者 | 模型

也就是說，目前天文學家公布的最精確的宇宙年齡為137.85億-137.89億年之間。

當然，我們暴力地四舍五入一下，將宇宙年齡描述為140億年似乎也沒太大問題，但絕對不能描述為“140多億年”，因為這樣就把小于140億年變成大于140億年了。這就如同你可以把一個29歲零11個月的人說成30歲，但不能說成30多歲一樣。

關(guān)于宇宙的直徑

我們經(jīng)?？匆娪腥苏f宇宙的直徑約為930億光年，但事實上930億光年指的是可觀測宇宙（Observable universe）的直徑，這與宇宙的直徑是有本質(zhì)區(qū)別的，不能混為一談。

“可觀測宇宙”指的是一個以觀測者作為中心向外擴展而成的球狀空間，若以人類為觀測者，則可觀測宇宙是以地球為中心向外擴展而成的一個球狀空間，該空間邊緣的任意一點與地球之間的距離都為465億光年。

還有一種描述方式是，從地球的任意方向到可觀測宇宙的邊緣距離均為大約465億光年——單從這一點來說，就已經(jīng)不能把930億光年視為宇宙的直徑了，否則地球豈不就是宇宙的中心了？

對于這個問題，最好的理解方式是當你位于海洋中時，最多只能看見一片以你為中心的圓形范圍內(nèi)的物體，超過這個范圍的物體會因為處于海平面以下而無法被你看見，于是你就可以把這個范圍稱之為“可觀測海洋”，它雖然有一個具體的直徑，但這個直徑并不是海洋的尺寸。

可觀測海洋存在的原因是由于地球是球形，而可觀測宇宙存在的原因，是由于只有位于這個球體空間以內(nèi)的物體發(fā)出的微波輻射有足夠的時間到達地球，從而使我們理論上能探測到它們。

上圖便是可觀測宇宙的模擬全圖，由于相對它的尺度而言，地球乃至銀河系都過于渺小，因而一般將室女座超星系團定義為中心。

930億光年的數(shù)據(jù)從何而來？

眾所周知，光不是瞬時傳播而是具有速度的，它每年只能前進一光年，因此許多人都自然而然地想到了，當我們觀察一個距離地球50億光年的天體時，看見的其實是它50億年前的模樣，這是由于它發(fā)出的光需要50億年才能到達地球。

但不少人都忽略了另一個更重要的問題——當我們發(fā)現(xiàn)某個新的天體，并測量出它與地球的距離為50億光年時，這個距離同樣是它50億年前與地球的距離，由于宇宙在膨脹，它現(xiàn)在與地球的距離已遠遠大于50億光年了。

那么問題來了，我們究竟看見了一個多遠的玩意兒？

你可能習慣性地認為我們看見的是距離50億光年的天體，但是在天文學領(lǐng)域，這就意味著我們探測到了一個實際距離遠遠大于50億光年的天體。

事實上，由于光速和宇宙年齡的限制，目前在地球上最遠也就只能探測到距離我們大約138億光年的天體，然而通過紅移及宇宙學公式來進行計算，便能得出它目前與地球的實際距離應(yīng)當為465億光年。

這便是可觀測宇宙的直徑為930億光年的由來，同時也不難想到這個范圍是動態(tài)的，在未來會隨著時間的推移而不斷擴大。至于超過這個范圍的天體，由于宇宙極其遙遠的部分相對于地球的膨脹速度大于光速，從而永遠無法到達地球，也就永遠無法被我們觀測到了。

然而，新的問題又出現(xiàn)了：宇宙的年齡只有138億年，可觀測宇宙的半徑卻達到了465億光年，看起來宇宙的膨脹速度似乎違反了《狹義相對論》提出的光速最快原理，這又是怎么回事呢？

宇宙為什么能“超光速”膨脹？

事實上，那些遙遠的星系相對于地球的退行速度大于光速，是不違反光速最快原理的。因為這些天體盡管看起來是在超光速遠離地球，但它們的實際運動速度是遠遠低于光速的。

這是由于空間在“均勻膨脹”，于是便隨著距離的增加而產(chǎn)生了一種疊加效應(yīng)，致使空間中的任何一個坐標點的實際運動速度雖然全都低于光速，但距離非常遠的兩個坐標點之間的相對遠離速度卻遠遠大于光速。

這種相對疊加效應(yīng)在任何均勻膨脹的物體上都存在。例如你可以想象一把300毫米的尺子用了1秒鐘的時間膨脹了一倍，刻度仍然是300毫米，但實際長度變成了600毫米。這意味著尺子上的所有刻度之間的間隔都增加了1倍，原本每條刻度之間的距離是1毫米，現(xiàn)在每條刻度之間的距離是2毫米了。

也就是說，在尺子膨脹的過程中，每一條刻度兩側(cè)的臨近刻度，都花1秒鐘向遠處退行了1毫米，這說明所有刻度的移動速度全都是1毫米/秒。倘若有一個規(guī)定是尺子上所有刻度的移動速度都不能大于10毫米/秒，那么這些刻度顯然都沒有違反這個規(guī)定。

但是，尺子的長度畢竟從300毫米變成了600毫米啊，這意味著尺子最左側(cè)的刻度相對于最右側(cè)的刻度而言整整移動了300毫米的距離，它們相對于彼此的退行速度已經(jīng)達到了300毫米/秒。

換言之，即使尺子的每一條刻度都遵守了速度不能大于10毫米/秒的規(guī)定，但整條尺子的長度依然在2秒內(nèi)增加了300毫米，最外側(cè)的兩條刻度之間的相對速度依然達到了300毫米/秒，這就是均勻膨脹的空間體現(xiàn)出來的相對疊加效應(yīng)。

宇宙就是在這種效應(yīng)的影響下“超光速”膨脹的，實際上也正是由于觀測數(shù)據(jù)表明不同距離的星系相對于地球體現(xiàn)出了這種效應(yīng)，我們才有了合理的依據(jù)判定宇宙在均勻膨脹。

由此可見，光速最快原理與宇宙超光速膨脹這兩者之間并不存在任何悖論。