[揽瓜阁精读] 102. 红移

佛系A子在線讀書

宇宙的起源跟命運被記載在宇宙組成物的移動裡。1920早期作者發現遠方的星系正再離我們遠去，意思就是宇宙正在膨脹，星系間的距離都正在被拉開。

直到前不久前發現星系並不是靜止不動的，他們會移動，這個現象提供了我們關於宇宙的波動和密度的線索。這種移動可能可以解釋一個長期困擾我們的問題：宇宙是否會一直膨漲，還是會縮小回高密度的狀態，於是就有好多科學家開始研究。

星系移動對星際學的重要性在本世紀初被哈柏跟VM在測量其他星系光譜的時候奠定。這個轉換可以用多卜勒定律解釋：聲波波長會因為觀測者而改變。多數星系都顯示出紅光，意思就是光波轉為紅色，或者是說轉為光譜上的長波。也就是說他們正在遠離觀測者。

60年後很難去判定所有星系在往四面八方遠離這個說法是否偏激。這個說法為全世界帶來了像哥白尼宇宙觀一樣的革新。哈伯，手握星系移動的資料，相信他證實了荷蘭數學家威廉的理論(這個人證明了愛因斯坦相對論)。把距離因時間而擴張這個說法納入假設，這個分析證實了遠方星系的移動。

到1930年，這個說法已經席捲全世界。關於預測遠離星系的亮度，有一個簡單的猜想:引力的減少會等於距離乘上某個常數。這是一個線性函數，被稱為哈伯法則，說明了宇宙的擴張是一個統一的的定律，所有宇宙間的星系不論遠近都遵循這個法則。到1970哈伯法則第二條定律被人們接受：觀察到的宇宙擴張是在15憶年前開始的，也就是大爆炸。

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102文章结构

yyking625

然而，到 1930 年代后期，宇宙正在膨胀的想法几乎抓住了所有人，甚至是顽固的哈勃，在更远的距离测量星系的红移 已成为当务之急。 当遥远星系的红移  与 它们的距离相关时，根据它们的表观亮度估计，出现了一种简单的关系：一个星系的衰退速度 等于 它的距离乘以一个常数。 这种被称为哈勃定律的线性关系的含义很清楚：宇宙的膨胀是均匀的。 数十亿光年外的星系中的生物 会看到距离和周围星系红移之间的关系，就像从银河系看到的一样。 到 1970 年代，人们普遍认为哈勃定律具有第二个含义：观测到的宇宙膨胀是在大约 150 亿年前的一次爆炸性创造事件——大爆炸中释放出来的。

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宇宙的起源和命运都烙印在其组成部分的运动上。 在 1920 年代初期，在发现我们自己的星系是数十亿星系之一后不久，就表明遥远的星系正在向各个方向退去。 很明显，宇宙正在膨胀，星系被扫除，由均匀扩大的时空结构承载。
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最近，很明显对于这种展开的结构，星系并没有处于相对静止的状态。它们显示出自己的运动，这提供了对宇宙结构的洞察：质量密度波动的程度。 已知的运动表明，物质以难以想象的大尺度倾倒在一起，反映了早期宇宙中人们知之甚少的事件。 这些运动也可能回答一个关于时间另一端的问题：宇宙会继续膨胀，还是引力最终会阻止膨胀甚至逆转，导致宇宙重新坍缩成原始密度？ 几个小组，包括我所属的一个小组，都在绘制宇宙流动的模式和规模。

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星系运动的 宇宙学重要性 在本世纪初确立，当时美国天文学家 Edwin P.Hubble 和 V.M Slipher 开始测量来自其他星系的光中光谱线的位移。 这种变化反映了多普勒效应：辐射或声音波长的变化是由源相对于观察者的运动引起的。 大多数星系显示出红移，这意味着这些线向光谱的红色或更长波长的一侧移动。 红移表示 远离 观察者的运动。
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60 年后，很难理解在 1920 年代初 提出其他星系正在向各个方向后退的激进建议 听起来多么激进。 它们在各个方面都代表着世界观的变化，就像哥白尼革命一样重要。 那时，静态宇宙的概念与 15 世纪的地心宇宙一样成熟。 事实上，哈勃本人最初将他的数据解释为宇宙静止的证据。 他相信他已经证实了荷兰数学家威廉·德西特的理论分析，他找到了爱因斯坦广义相对论方程的静态解。 通过包含一个描述时间随距离增加而膨胀的术语，该分析产生了红移，即使没有相对运动，这个红移也会随着更远的星系而增加。
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