理论教育 哈勃法则:宇宙膨胀的证据

哈勃法则:宇宙膨胀的证据

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:这一法则表示宇宙正处在不断膨胀的过程之中。哈勃分析了从远地恒星发射到地球的光谱。参考阅读//No. 66 狭义相 对论,第136页No. 68 广义相 对论,第140页1 pc即秒差距,是一种测量天体距离的长度单位。哈勃通过仔细观察得来的发现,使得这其中的大多数人转而相信了宇宙实际上是在不断扩大的。

哈勃法则:宇宙膨胀的证据

宇宙渐渐活跃了起来

20世纪初期的科学家们没有在宇宙尺寸的大小上达成一致,但在有一点上他们的意见是相同的:宇宙是静止的。20世纪20年代末,爱德文·哈勃宣布了自己的发现,于是整个科学界的观点才发生了转变。

当时,即使是最著名的科学家的研究也是建立在静止宇宙的假设之上的。当阿尔伯特·爱因斯坦尝试用他的广义相对论来制作(静止)宇宙模型的时候,他发现,他必须在质能方程式中新插入一个项(他提出的“宇宙常数”),才能保证宇宙不致因为自身引力而坍塌。

面对爱因斯坦提出的方案,一些物理学家却并不买账。例如,1922年,亚历山大·弗里德曼就曾提出,爱因斯坦应该把动态宇宙的可能性考虑进去;后来,乔治·勒梅特也在1927年提出了类似的异议。但爱因斯坦并未接受这些意见。

尽管如此,爱因斯坦的想法在几年内还是发生了转变。1929年,刚刚宣布发现了银河系外恒星(参考阅读:宇宙距离阶梯,第184页)的哈勃,宣布了一个更令人震惊的观察结果:这些遥远的恒星正在朝着远离地球的方向运动,它们和地球的距离拉开得越远,其退离速度就越快。这一关系很快得到了其他科学家的认可,后来被命名为“哈勃法则”。

这一观察结果使得许多人相信,宇宙一定是在不断扩大的。连爱因斯坦也被说服了——短短几年内,他便抛弃了宇宙常数的观点。有一件事是众所周知的:有人声称,爱因斯坦后来宣布,宇宙常数是他犯的“最大的谬误”。然而,一些科学历史学家却对这句话的真实性持有怀疑。另外,近期的一些发现重新引起了学界对宇宙常数的兴趣(参考阅读:宇宙加速膨胀理论,第192页)。

恒星对地距离越远,它离开地球的速度就会越快。这一法则表示宇宙正处在不断膨胀的过程之中。

哈勃分析了从远地恒星发射到地球的光谱。由于各个恒星大气层中各化学元素尤其是氢的存在,这些光谱中存在特征线。然而,这些光谱线表现出的频率和到达地球的日光中的光谱线表现的频率不完全一致。星光中的光谱线距光谱红极的实际距离通常比理论上的距离更远。狭义相对论预测,由于时空的扭曲,正在远离观察者的物体发出来的光将会产生这种“红移”现象。哈勃发现,某一恒星看起来越是遥远,红移的程度就会越深(表明它离开地球的速度就会越快)。言下之意就是,宇宙正在不断膨胀。(www.daowen.com)

参考阅读//

No. 66 狭义相 对论,第136页

No. 68 广义相 对论,第140页

1 pc即秒差距,是一种测量天体距离的长度单位。M是兆,100万倍之意,Mpc即兆秒差距。1pc=3.26光年,兆秒差距一般用来度量相邻星系和星系团之间的距离。——编注

20世纪初,物理学家们,包括爱因斯坦,都假设宇宙是静止的。

哈勃通过仔细观察得来的发现,使得这其中的大多数人转而相信了宇宙实际上是在不断扩大的。

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