宇宙之源：大爆炸的天文学史

在哈勃望远镜或多或少地扩大了人类认知范围以前，宇宙的大小是完全未知的。但最初人们就对一个问题十分感兴趣：一切物质从何而来？

我们周围一切事物的由来，以及它们存在的时间比宇宙本身的大小问题更让人不安但也让人着迷。

关于世界起源，最古老的解释可以追溯到公元前2780~公元前2250年的古埃及帝国初期，而且每个区域的故事都不相同。然而其中一个共同的要素是：地球（或者说，无边的大地）来自混乱而无生命的水域。神话中还提到了包含金字塔的山峰，也是第一个从水中出现的山峰，而位于金字塔塔尖的石头被称为“奔奔石”。

当然了，这些神话故事并非现实，很可能是人们看到尼罗河洪水泛滥，在其回归正常水道，土地显现时，受到启发而编造的。

对古希腊人来说，宇宙是一个被无限水流包围着的空间，女神欧律诺墨就生活在其中。她在水面上跳舞之时就创造了地球并赋予它万物生灵。

不过，目前最为人所接受的理论可没有这么多人文色彩，而且方式也更加暴力。

实际上，解开宇宙起源之奥秘的必要科学手段直到20世纪才出现，因此之前的天文学家们很难接近正确答案。

不过，那时的科学家们已经向正确的道路迈进了不少：人们已经可以通过分析某个恒星电磁波谱中红、紫区域的走向计算出星体靠近或远离地球的速度，而且随着望远镜技术的发展，逐渐可以捕捉更远处恒星的光谱。

而且，哈勃通过观测发现，这些遥远的星云与太阳系十分相似，而我们需要探知的是：星系是否也在围绕一个更大的质心旋转，我们缺少的正是对上述现象的观察。在被迫承认地球并非太阳系中心的事实以后，人们不得不接受太阳系在宇宙中也并非唯一，还存在着数十亿个类似的星系，而每一个星系中都有数十亿颗恒星与行星。

1912年，距人们了解到从夜空中观测到的星云实际上是其他星系已过去了十多年。这一年，美国天文学家维斯托·斯里弗（20世纪初，天文学家的名字都很怪异^[1]）测量这些星系光谱中的红色光线，以记录其移动速度。他发现“仙女星系移动速度超常，为-300千米/秒”，数字前的负号代表它正在接近地球。

“真的吗？！”

是的，不过您不要担心。虽然仙女星系与银河系运行在会相互发生碰撞的轨道上，但两者之间仍然间隔250万光年。也就是说，虽然其移动速度为300千米/秒，还是需要30亿年才会相遇。未来两个星系交互的时候，考虑到其中有大量空间，太阳系肯定不会发生什么事。

关键问题是，维斯托一共对15个星系的光谱进行了分析，发现其中有12个正在远离地球。当然了，我们无从知晓这些星系的大小，它们是位于银河系内部还是外部。所以，一直到1929年哈勃重新对其进行研究以前，这些问题都悬而未决。在改变您看待宇宙的方式以前，可能我的讲解有点快了。

哈勃在其他星系中观测到了一些变星，并观察其发光周期以计算这些星体与地球之间的距离和运行速度。这些数据对维斯托与米尔顿·拉塞尔·赫马森之前研究的星系数据做出了补充。

在对总共46个星系的数据进行分析后，哈勃意识到他们的运动有一种模式：距离我们越远的星系，其远离地球的移动速度就越快。根据他的计算，每隔100万光年，这些星系的移动速度就会增加160千米/秒。

“等等，您刚才不是说也存在正在接近地球的星系么？”(www.xing528.com)

是的，这里还有一部分知识要讲解一下。

银河系是本星系群（Local Group）的组成部分，要知道这可不是什么本土的乐队名（请包涵我的冷笑话），构成该星群的有54个星系，其整体重心位于银河系与仙女星系之间，它们也是整个系统中最大的两个星系。哈勃在1936年就对这个群体有所认识。当然，由于相互之间距离较为接近，它们都在引力作用下朝着质心方向移动。

进一步来说，本星系群又位于室女座星团之中，该星团由1300个因引力作用聚集在一起的星系构成，其中某些星系正以1600千米/秒的速度相互接近。

地球由于引力的原因被锚定在星团之中，而那些距离我们很遥远且运动速度越来越快的星系并不在其中。

然而，还有一个问题困扰着天文学家们：一旦太空中的某个物体具有了一定速度，它就会匀速前进，除非有外力作用于它。可是，那些遥远的星系是如何获得加速度的呢？

有趣的是，早在十年前的1922年，俄罗斯的数学家、气象学家亚历山大·弗里德曼就曾经对这一现象进行过计算。他们发现爱因斯坦的理论对宇宙以一定比例扩张进行了预测，并且可以通过相对论方程式计算其比例。

比利时的天文学家乔治·勒梅特于1927年得出相同的结论，但是他发现一个细微的反常之处再次违背了原有逻辑：星系之间彼此远离，是因为宇宙空间的扩大。

也就是说，运行中的星系出现红移并非由于与恒星一般的多普勒效应。宇宙空间的扩张理论可以完美地解释这些观测到的现象，因为当两点之间的空间变大，从中经过的光的波长也会增加，因此在光谱中更加偏向红色调。

这也就解释了为什么距离地球越远的星体，我们观测到的其光谱中的红移越大。在距离星团更远处似乎空间扩张的速度更快，使这些物体越来越遥远，而位于此区域内的光线，相对于距离质心更近的星系产生的光线，其波长也被拉伸得更长了。

这些现象都符合上述的理论逻辑：宇宙在不停地膨胀，每一瞬间都比之前更大，也就意味着宇宙的体积在过去是较小的。

这意味着，如果我们不停地往前追溯，最初的宇宙就是一个点。也就是说，一定是在某个瞬间突然发生了某些事情使这个点爆发成为一个宇宙。

这也就是宇宙大爆炸理论的由来。

米尔顿这个家伙是个奇人，自14岁起就没在学校中继续学习，而是直接去美国威尔逊山天文台看大门。不过，由于他对天文学有浓厚的兴趣，以及帮助天文学家们在观测期间获得数据，所以天文台给了他一个只有获得博士学位的人才有资格任职的工作。后来，米尔顿观察到了星系光线的光谱，哈勃正是借助这些研究成果才促成了天文学历史上最重要的发现之一。

[1]  维斯托（Vesto），英文中有“服装”之意，因此略显奇怪。——译者注