為什麼宇宙137億歲，卻有300多億光年外的星系？

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宇宙年齡137億年，很多人就誤認為宇宙的物理直徑是137億光年，這是不正確的。

時間和空間都是彎曲的，空間自身也在膨脹，以光速乘以宇宙時間得出的距離沒有物理學意義，就像你在迷宮裡以5米/秒的速度行進，過了一分鐘你從迷宮裡出來了，你得出結論說迷宮的直徑是300米，這是沒有任何道理的。

實際上我們最遠能觀測到的距離，只是大爆炸後宇宙從不透明變為透明的臨界面。根據現在觀察到的宇宙微波背景輻射，經計算從地球的任何方向到可觀測宇宙的邊緣大概是460億光年。
（補充：消除了空間膨脹影響後的距離叫做「坐標距離」,而身在宇宙中看到的距離稱作共動距離。共動距離是最宇宙一起膨脹的距離。之間的比例換算係數叫做「尺度因子」。這個正是RW度歸中的那個a(t)。在物質佔主導的宇宙中，尺度因子和時間的2/3成正比。如果把哈勃距離乘以這個尺度因子之後沿時間積分，得到的距離大約是460億光年。這一長度被稱為視界，即我們能觀測到的最遠距離）

因為大爆炸後更遠處的光線還沒有足夠的時間到達我們地球，所以未來我們可觀測宇宙的直徑還會逐步擴大。但是根據哈勃定律，宇宙一直在加速膨脹，宇宙中那些足夠遙遠的區域膨脹速度已經超過光速遠離我們而去，它們將永遠無法進入可觀測宇宙的範圍，因為從那些天體發出的光永遠無法到達我們。

補充：膨脹速度（退行速度）是可以超光速的，相對論不允許攜帶質量和信息的物質超光速，並不是說超光速不被允許。

簡單說，就是宇宙時空的膨脹速度，累積效應超過了光速。

這其實才正常。如果宇宙年齡137億歲，大小也是137億光年。如此精確的相等，我們就要解釋為何宇宙空間膨脹速度不但是以光速進行，而且在我們看來時間和空間是大範圍嚴格正交。這蘊含著宇宙空間本體和靜止質量為0的場這種實體存在難以理解的一致性，這才是違背常理。

Robertson-Walker度規 ${ m d}s^2=-{ m d}t^2+a^2left(t ight)left(frac{{ m d}r^2}{1-kr^2}+r^2{ m d}Omega^2 ight)$
儘管目前的觀測結果表明 $k=0$ ，即空間部分平直，但是時空依然是彎曲的
考慮光度距離 $d_L=aleft(t_0 ight)rleft(1+z ight)$ ，其中 $r$ 為共動坐標距離， $z$ 為紅移因子
根據Friedmann方程容易算出所謂的Hubble關係：
$d_L=frac{1+z}{H_0}int^z_0frac{{ m d}x}{sqrt{Omega_{m0}left(1+x ight)^3+Omega_{r0}left(1+x ight)^4+Omega_{Lambda 0}}}$
其中 $Omega_{m0}approx 0.3175$ ， $Omega_{r0}approx 0.933 imes10^{-5}$ ， $Omega_{Lambda 0}=1-Omega_{m0}-Omega_{r0}$
儘管宇宙的年齡只有約137億年，但是紅移很高的地方（比如光子脫耦對應 $zsim 1100$ ），距離還是非常遠的，10Gpc並不算很遙遠
事實上，可觀測宇宙（Observable universe）的直徑約93Gly（這個對應的就是光子脫耦，紅移~1100，再往前宇宙是不透明的所以看不見）或28.5Gpc

因為空間在膨脹。

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想像一下一個氣球上的兩個點A、B。當你在吹這個氣球的時候，A、B兩點本身未動，但兩點之間的距離增加了。
假設氣球膨脹速率不變。氣球越大，A、B相互「遠離」的速度就越快，甚至超過光速。

所以宇宙137億年生命里出現了距離你300億光年外的東西，不是因為那個東西在以兩倍多光速的速度遠離你，而是宇宙本身膨脹增加了你和它之間的距離而已。

更新：
評論中有人提出，137億年前，是個奇點啊，怎麼會距離137億光年。確實是我疏忽了。但是我看大概要表達的意思大家應該都懂。
其實也可以是135億年前，距離我們只有135億光年，然後因為各種原因，在135億年中距離我們300億年了。
以下原文
簡單說，就是一個現在在300億光年外的星系，在137億年前距離我們只有137億光年。
然後因為宇宙大爆炸，吧啦吧啦……等等原因，導致那個星系遠離我們的速度超過了光速，在137億年中跑了163億光年，但是它在137億年前發出的光到了我們這裡。
就好像我(某星系)向你(地球)扔出一個石子(137億年前的光)，只用了能夠扔出一米(137億光年)距離的力量，但是扔出瞬間，我向後退了半米(163億光年)，這時，你就會受到一個距離一米半(300億光年)的人的石子。
這時你就好奇了，為啥距離一米半的人能夠僅用扔出一米距離的力量砸到我

拷貝一個答案，感覺很貼切：
我在離你一米的地方向你扔了一個栗子，栗子以一米每秒的速度砸向你，同時我以一米每秒的速度反向奔跑，於是在一個時間不超過一秒，速度不超過一米每秒的世界裡，你知道了兩米外有一個栗子投擲者，多麼神奇。

這個問題，你首先假設了，宇宙以光速膨脹，所以宇宙137億歲，就有137億光年的距離，在我看來，如果宇宙大爆炸學說成立的前提下，宇宙大爆炸的第一秒就已經形成了宇宙，所以300億光年的距離根本不算什麼，如果宇宙被證明是不斷膨脹擴大的，那麼宇宙到底多大可能真的沒辦法證實，所以看待這個問題，不能覺得宇宙從一個點，以光速膨脹生成，（事實也證明這是不對的）當然現在對物理學，我的態度是不能全信，也不能不信，關於有沒有超過光速的速度，宇宙是怎麼產生的，都是現在無法用科學給出正確答案的，可能現在認為正確的理論到了未來全盤打翻，不知道這麼解釋你滿意么

你胸圍90cm，前胸與後背距離20cm，為了測量自己的厚度，你拿皮尺繞自己一周，驚呼「我竟然有90cm寬了…那為什麼我可以進得去60cm寬的門呢，我是如何做到這一點的？」

宇宙經歷了一次？暴漲，時空擴張超過光速。

因為宇宙空間不是直線的。

另一個問題下某大牛的回答可以完美解決樓主的疑問

如何計算可觀測宇宙的大小？ - 知乎

時空本身不是物質，時空本身不受光速限制，時空膨脹速度很有可能遠遠超過光速。

盲人摸象然後告訴你什麼是象而你是連摸都沒機會摸得另外一個盲人

宇宙本身是沒有中心的，我們所處在一個曲面上（類似球體），所謂300多光年只不過是我們以地球為中心測量出來的，宇宙大爆炸以後，宇宙瘋狂擴張，每個地方都有新恆星誕生，也就到處都有光，並非只有一束，如果按照你的意思，宇宙里只有一束光，我們只能看到137億光年內的景象，而看不到更遠的，（我們會測定宇宙只有137光年那麼大，也就是宇宙邊界），（這些都是建立在宇宙黑暗無邊，只有一束光自由穿梭的情況下）

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一
…
一
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我覺得很生動

黎曼幾何

已有的時間並不能代表宇宙的空間距離！

宇宙的年齡只能說明我們只能至多看到137億光年外的物質，和300億光年說法的並沒有必然的因果關係，從三段論上來說也不符合邏輯要件。

超過宇宙年齡外的屬於光錐外，發生的事件不能影響我們，沒必要理解。

說一個不準確但是很好理解的解釋方法：

距離=時間*速度

那麼A是宇宙邊緣的一點

A據我們的距離=宇宙的年齡*（空間膨脹速度+光速）

300億光年=137億年*（空間膨脹速度+c）

僅幫助你理解。。

光速最快僅對運動物體有這個限制，時空的擴大速度不受光速限制。