既然光速不能被超越，为什么宇宙膨胀速度却大于光速呢？

施郁

（复旦大学物理学系教授）

宇宙膨胀的速度不是一个信号从一个地方到另一个地方的速度，所以是可以超过光速的。

说不能超过光速，是因为如果信号从一个地方传播到另一个地方的速度，那么会违反因果率。因果律是说，如果一个事情A是另一个事情B的原因，那么B一定发生在A之前，不管实在什么参照系中。

这是狭义相对论的推论，不是狭义相对论的基本假设。狭义相对论的基本假设是：1. 物理定律在不同的惯性参照系中都成立，惯性参照系是惯性定律成立的参照系，惯性定律是说物体如果不受外力，就保持静止或匀速直线运动；2. 在不同的惯性参照系中，光速都是一样的。

那么， 怎么由狭义相对论得到不能超过光速的推论呢？考虑一个信号某个时刻从甲地出发，这是一个事件；另一个时刻到达乙地。在每个惯性参照系的观测者来看，这两个事件有时间之差T和距离之差D， 距离之差D除以时间之差T就是信号在这个参照系中的传播速度u。类似地，在另一个惯性参照系的观测这来看，这两个事件有时间之差T’和距离之差D’， 距离之差D’除以时间之差T’就是信号在这第二个参照系中的传播速度u’。然后，如果在第一个惯性参照系中的信号传播速度u大于光速，那么只要第二个惯性参照系相对于当前惯性参照系的速度足够大，即使小于光速，那么，在那个惯性参照系中，信号的传播速度u’是负的。也就是事件的时间顺序发生了逆转，也就是说先收信号，再发出信号。这当然是荒谬的。

但是宇宙膨胀不是信号的传播，所以大于光速不会违反因果律。