為什麼說宇宙在膨脹科學頭條網

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為什麼說宇宙在膨脹

關鍵詞1：宇宙的膨脹

關鍵詞2：宇宙的測量

從大爆炸時刻開始，宇宙就開始了自己的膨脹。我們想象一下，宇宙中的星系就好像畫在球表面的斑斑點點，隨著氣球不斷被吹大，你會發現所有的斑點都在彼此相互遠離，一個身處任意斑點上的觀測者，都能發現以自己為中心，其他的星系在遠離自己。

古人所知的宇宙只有太陽、星星和月亮，它們週而復始地東昇西落，以及行星在黃道附近漫遊的景象，引起了人們不懈的思考。在16世紀人們終於認識到，這些現象原來是地球自轉和公轉的反映。由於眾多恆星在天上的相對位置移動難以覺察，尤其是缺乏測量天體在視線方向運動速度的有效手段，使得“天不變”成為長期佔據統治地位的思想。

20世紀初，天文分光技術日趨成熟，使得用多普勒效應測量天體視向速度的能力不斷提高。從1912年開始，美國天文學家斯萊弗用洛厄爾天文臺61釐米口徑望遠鏡上的攝譜儀，率先獲得20多個星雲的光譜。從吸收線的多普勒紅移推算出這些星雲正以數百千米每秒的速度遠離觀測者而去。1924年，哈勃藉助造父變星周光關係測距法確認，仙女座大星雲其實遠遠處於銀河系之外。1929 年，哈勃又確認了24個銀河系外的星系。他發現這些河外星系的譜線紅移同它們與地球的距離存在著簡單的正比關係。星系的這種速度-距離關係，就是著名的哈勃定律。

1922年俄羅斯數學家弗裡德曼首次認證了宇宙膨脹的可能性。1927年，比利時主教，天文學家勒梅特提出均勻各向同性的膨脹宇宙模型。根據這個模型，由於空間的膨脹，四面八方的天體會離我們而去，並且退行速度應該與天體和我們間的距離成正比。這正是哈勃定律所描述的速度-距離關係。

宇宙的膨脹速度是怎麼測量的呢？宇宙膨脹的速度可以通過比較遙遠星系的距離和它們退行的速度得出。星系的速度可以由光譜的紅移測量得到。它們的距離可以由星系中一類叫作造父變星的恆星的光變週期計算得出。所得的結果稱作哈勃常數，代表宇宙的膨脹速率。這個常數的值在宇宙學家中仍有爭論，目前認為是8萬千米每小時每百萬光年。這意味著，如果兩個星系相距十億光年，它們會以8000萬千米每小時的速度相互退行。用我們熟悉的時間尺度來衡量的話，這其實是非常和緩的膨脹。數千萬年之後星系距離才增加百分之一。

紅移

紅移指的是，當光源遠離觀測者運動時，觀測者觀察到光源所發出的電磁波會發射波長增加、頻率降低的現象，這在可見光的波段，體現在譜線朝向紅光端移動。這類似於聲波因多普勒效應而造成的頻率變化：大街上疾馳而來的汽車，它鳴笛發出的聲音變得尖銳；隨著它的遠離，聲音變得低沉。在火車道口附近也會有類似的體驗。在天文學上，科學家們經常用紅移現象來測量天體運動。