今年是一個(gè)令人難以置信發(fā)現(xiàn)的90周年紀(jì)念：宇宙在膨脹。這一發(fā)現(xiàn)是由埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)帶頭進(jìn)行的，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡就是以他的名字命名。作為加州洛杉磯威爾遜山天文臺(tái)的天文學(xué)家，哈勃擁有當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的設(shè)備，尤其是100英寸(2.5米)胡克望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡建于1917年，在1949年之前一直是地球上最大的望遠(yuǎn)鏡。根據(jù)卡內(nèi)基科學(xué)研究所(Carnegie Institution for Science)的說法：自1919年以來，哈勃一直在天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)新的星系。1923年他發(fā)明了一種測(cè)量遙遠(yuǎn)星系與銀河系之間距離的方法，其中包括計(jì)算另一個(gè)星系恒星的實(shí)際亮度，然后將其與它們?cè)诘厍蛏系牧炼冗M(jìn)行比較。

博科園-科學(xué)科普：這項(xiàng)研究工作帶來了另一個(gè)啟示，根據(jù)卡內(nèi)基研究所的資料，哈勃還知道早期天文學(xué)家韋斯托·梅爾文·斯萊弗(Vesto Melvin Slipher)的研究工作，他發(fā)現(xiàn)，通過觀察來自銀河系光的波長(zhǎng)變化，可以測(cè)量出一個(gè)星系向銀河系移動(dòng)或遠(yuǎn)離銀河系的速度有多快。這種測(cè)量方法被稱為多普勒頻移，其原理與救護(hù)車警報(bào)器接近、經(jīng)過和后退時(shí)發(fā)生的音高變化相同，只是用光代替了聲音。在光的情況下，物體向靜止的觀察者發(fā)射的波長(zhǎng)似乎更頻繁，因此藍(lán)色更藍(lán)。從后退物體發(fā)出的波長(zhǎng)似乎不那么頻繁，因此更紅。

科學(xué)家使用宇宙距離階梯來測(cè)量宇宙的膨脹速度。這個(gè)階梯，在這里象征性地顯示，是一系列恒星和星系中其他已知距離的物體。通過將這些距離測(cè)量值與物體遠(yuǎn)離我們的速度結(jié)合起來，科學(xué)家可以計(jì)算出膨脹率。圖片：NASA/JPL-Caltech

有了關(guān)于其他星系距離和多普勒頻移的信息，哈勃和同事在1929年發(fā)表了一篇論文，這篇論文將改變天文學(xué)。這篇題為“星系外星云之間距離和徑向速度關(guān)系”的論文證明，從銀河系可見的星系似乎都在加速遠(yuǎn)離(1929年1月17日，這篇論文被“轉(zhuǎn)交”給了美國(guó)國(guó)家科學(xué)院)。哈勃和合作者觀察到的正是宇宙本身膨脹，用一個(gè)著名的比喻，星系就像宇宙面包面團(tuán)里的葡萄干。當(dāng)面團(tuán)膨脹時(shí)，所有的葡萄干會(huì)分開，但是它們?nèi)匀徽吃谕粋€(gè)面團(tuán)里。這一發(fā)現(xiàn)使計(jì)算宇宙年齡成為可能：大約137億年。在哈勃小組報(bào)告他們的發(fā)現(xiàn)90年后，科學(xué)家們?nèi)栽谠噲D了解這種膨脹是如何發(fā)生的。

去年，天文學(xué)家使用以哈勃命名的望遠(yuǎn)鏡報(bào)告說：膨脹速度比預(yù)期的要快——準(zhǔn)確地說，是每秒73公里每百萬秒。一個(gè)百萬秒差距是330萬光年，所以這個(gè)測(cè)量意味著距離地球330萬光年，一個(gè)星系似乎以每秒73公里的速度后退。幾個(gè)月后，同樣的研究人員發(fā)現(xiàn)，宇宙中更遠(yuǎn)的區(qū)域似乎擴(kuò)張得更慢，速度為每秒67公里/百萬秒。這種差異表明，某些東西（也許是暗能量或暗物質(zhì)）正在以我們尚未理解的方式影響著宇宙膨脹。

博科園-科學(xué)科普｜文：Stephanie Pappas/Live Science

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