哈勃发现宇宙膨胀速度

上一章我们说到，天文学家哈勃证实了我们的宇宙就像一片巨大的海洋，而海洋中漂浮着一座座的孤岛，这些孤岛就是星系，我们身处的这座孤岛叫作银河系。哈勃把人类的宇宙观又带向了一个更广阔的层次，而他自己，也成了一位痴迷于观测星系的天文学家。

哈勃在天空中努力搜寻着能被望远镜观测到的所有星系，一个也不放过，他仔细测量着每一个星系的亮度、发光颜色、距离等一切能被测量的数据。这个工作极为烦琐枯燥，日复一日，年复一年，你要是问他为什么要这么做，哈勃可能会回答你：说实话，我也不知道能从中发现什么，但我知道科学研究的过程就是观察、测量、记录、找规律，然后，说不定就会有惊喜不期而至。他很幸运，只是连他自己都没想到，这次获得的惊喜之巨大，远远超出了他的预期。

几年下来，哈勃已经积累了上百个星系的详细数据。他惊讶地发现，除了像仙女座大星系等几个离银河系最近的星系，几乎所有的星系都在远离银河系，这在天文学中有一个术语，叫作“退行”，就是相对于我们后退而行的意思。更加令他惊讶的是，星系的退行速度与星系到我们的距离成正比。也就是说，距离我们越远的星系，退行的速度也就越快，这就是著名的哈勃定律。

距离我们越远的星系，退行的速度也就越快，这就是著名的哈勃定律

有些人可能想知道，哈勃是如何发现遥远的星系在退行的呢？他又是怎么测量出退行速度的呢？或许你想到的是近大远小的规律，我们平时看天上的飞机，会越来越小，那么只要测量出它变小的速度，就能推算出它的退行速度。这个原理本身当然没错，但这个方法用在星系退行的测定上是完全无效的。为什么呢？因为星系离我们实在是太遥远太遥远了，以至于它退行所产生的一点点视觉上大小的变化完全可以忽略不计，远远超出了人类的观测精度。那哈勃是怎么做到的呢？(www.zuozong.com)

实际上，一个发光的物体如果远离我们而去，除了会造成视觉上的近大远小外，光的颜色也会发生变化，退行速度越快，变化的幅度就越大。这种效应在科学上被称为“多普勒效应”。在日常生活中，我们就能直观地感受到多普勒效应。比如，当火车鸣着笛朝你开过来时，你会听到火车的笛声音调变高了；而从你身边开过的一瞬间，或者当运动方向改为远离你而去，笛声的音调就会突然变低。这是因为声波在运动方向上波长变小，频率（音调）升高，反之则波长变大，频率（音调）降低。

多普勒效应：发光的物体离我们远去，除了会造成视觉上的近大远小外，光的颜色也会发生变化

光的本质是电磁波，所以，在运动方向上，波长会变小，频率会升高，而频率就决定了光的颜色。这在天文学上被称为蓝移或者红移，就是说，光的颜色会朝着光谱的蓝端或者红端移动。如果发光物体朝着我们飞过来，就会产生蓝移现象，反之，远离我们而去的话，就会产生红移现象。哈勃的精细测量结果表明，几乎所有的星系发出的光都存在红移现象，这就说明几乎所有的星系都在相对我们退行。而距离我们越遥远的星系，它们红移的幅度也就越大，这就说明距离越远的星系，退行速度就越快。