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为什么说宇宙在膨胀

关键词1：宇宙的膨胀

关键词2：宇宙的测量

从大爆炸时刻开始，宇宙就开始了自己的膨胀。我们想象一下，宇宙中的星系就好像画在球表面的斑斑点点，随着气球不断被吹大，你会发现所有的斑点都在彼此相互远离，一个身处任意斑点上的观测者，都能发现以自己为中心，其他的星系在远离自己。

古人所知的宇宙只有太阳、星星和月亮，它们周而复始地东升西落，以及行星在黄道附近漫游的景象，引起了人们不懈的思考。在16世纪人们终于认识到，这些现象原来是地球自转和公转的反映。由于众多恒星在天上的相对位置移动难以觉察，尤其是缺乏测量天体在视线方向运动速度的有效手段，使得“天不变”成为长期占据统治地位的思想。

20世纪初，天文分光技术日趋成熟，使得用多普勒效应测量天体视向速度的能力不断提高。从1912年开始，美国天文学家斯莱弗用洛厄尔天文台61厘米口径望远镜上的摄谱仪，率先获得20多个星云的光谱。从吸收线的多普勒红移推算出这些星云正以数百千米每秒的速度远离观测者而去。1924年，哈勃借助造父变星周光关系测距法确认，仙女座大星云其实远远处于银河系之外。1929 年，哈勃又确认了24个银河系外的星系。他发现这些河外星系的谱线红移同它们与地球的距离存在着简单的正比关系。星系的这种速度-距离关系，就是著名的哈勃定律。

1922年俄罗斯数学家弗里德曼首次认证了宇宙膨胀的可能性。1927年，比利时主教，天文学家勒梅特提出均匀各向同性的膨胀宇宙模型。根据这个模型，由于空间的膨胀，四面八方的天体会离我们而去，并且退行速度应该与天体和我们间的距离成正比。这正是哈勃定律所描述的速度-距离关系。

宇宙的膨胀速度是怎么测量的呢？宇宙膨胀的速度可以通过比较遥远星系的距离和它们退行的速度得出。星系的速度可以由光谱的红移测量得到。它们的距离可以由星系中一类叫作造父变星的恒星的光变周期计算得出。所得的结果称作哈勃常数，代表宇宙的膨胀速率。这个常数的值在宇宙学家中仍有争论，目前认为是8万千米每小时每百万光年。这意味着，如果两个星系相距十亿光年，它们会以8000万千米每小时的速度相互退行。用我们熟悉的时间尺度来衡量的话，这其实是非常和缓的膨胀。数千万年之后星系距离才增加百分之一。

红移

红移指的是，当光源远离观测者运动时，观测者观察到光源所发出的电磁波会发射波长增加、频率降低的现象，这在可见光的波段，体现在谱线朝向红光端移动。这类似于声波因多普勒效应而造成的频率变化：大街上疾驰而来的汽车，它鸣笛发出的声音变得尖锐；随着它的远离，声音变得低沉。在火车道口附近也会有类似的体验。在天文学上，科学家们经常用红移现象来测量天体运动。