4 宇宙在膨胀
其实，此时的物理天文学家们，已经开始根据“红移”来测量天体运动的速度了。
1842年，奥地利物理学家多普勒在研究光的运动中发现，当运动着的光源的光波到达眼睛时，如果光源移动得够快的话，频率会发生移动。就是说，颜色会发生改变。一般来说，假若光源向着我们运动，每秒钟就会有较多的光波挤进我们的眼睛，我们所看到的光就会向可见光谱的蓝色高频端偏移（即蓝移）；反之，如果光源远离我们而去，每秒钟到达的光波就较少，于是光就会向可见光谱的红色低频端偏移（即红移）。
通过测量正常光谱线朝可见光谱红端或蓝端的位移，天文学家能够计算出恒星移向我们或远离我们的速度。
20世纪初期，爱因斯坦提出了变革性的广义相对论，他否定了牛顿认为的时间和空间都是绝对的、不能改变的。爱因斯坦认为，在广阔的宇宙中，空间充满弹性，很有可能扭曲，时间也有不一致，这就是产生引力的原因。
但是，爱因斯坦没有继续坚持下去，他还是无法突破“宇宙在变动”的禁区，所以，他设定了一个宇宙常数，强行符合宇宙恒定的看法。可是，多年以后，爱因斯坦对此懊恼不已，认为这是他犯的一个最大的错误。
所以，当爱因斯坦提出广义相对论以后，打破了牛顿设定的绝对时空框架，为天文物理学的发展提供了广阔的平台。
1929年，著名的天文学家埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现。通过研究天体发出辐射的谱线，他发现在宇宙中，不管往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。
哈勃通过观察宇宙，看到恒星并非均匀地分布于整个宇宙空间，而是大量地聚集在被称为“星系”的集团之中。他测量了来自星系的光，进而能够确定它们的速度。
哈勃还在猜想着，向我们飞来的星系和远离我们飞去的星系是一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。可是，观测的结果令哈勃很惊讶，他发现几乎所有的星系都飞离我们而去，离开我们越远的，飞离得越快。
◎爱因斯坦（漫画）
所以，哈勃肯定地说：“宇宙随时间而变，不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。”
哈勃根据光谱红移，总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度V与距地球的距离r成正比，即V=Hr（H为哈勃常数）。(www.xing528.com)
根据哈勃定律和后来更多对天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀， 物质密度一直在变小。由此反推知，宇宙结构必定有一个开始的点，在这个点之前是不存在的，所以，宇宙只能是演化的产物。
◎哈勃
架设在宇宙间的哈勃望远镜极大地扩展了人类的观测空间， 1999年4月，利用哈勃望远镜拍摄的深空图像，美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系，这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。
埃德温·哈勃
哈勃（Edwin P. Hubble，1889～1953年），美国天文学家，河外天文学奠基人，为现代宇宙理论做出卓越贡献，他创立的哈勃定律，提供了宇宙膨胀的证据。1924年，哈勃经过探测认定，许多星云并非都在银河系内，改变了当时的主流观点。哈勃根据河外星系的形状对它们进行分类时，意外发现星系都在远离地球，且距离越远远离的速度越高。1929年，哈勃发现宇宙膨胀的速率是一个常数，最终推导出哈勃定律。他的著作有《星云光谱的红移》和《哈勃星系图集》。
英国著名的宇宙物理学家霍金非常赞赏哈勃的开创性工作，他说：“宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动，那么，它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变，则大约在150亿年之前，所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻或许就是宇宙的开端。”
◎哈勃太空望远镜拍摄到刚形成不久的PKS285-02行星状星云。其云雾状气体乃是来自于核心中亮星因超新星爆发所喷放出来的。
红移现象与哈勃定律
光是电磁波。当光源远离观测者时，接受到的光波频率比其固有频率低，即向红端偏移，这种现象称为“红移”。当光源接近观测者时，接受频率增高，相当于向蓝端偏移，称为“蓝移”。
哈勃发现，来自星系的光谱呈现某种系统性的红移。即星系正在远离我们。将星系中特定原子的光谱与地球上实验室内同种原子的光谱进行比较，可以确定光源正在以多大的速度退行。哈勃发现，离我们越远的星系退行速度越高，而且两者之间存在线性关系，即V=H×D（其中H是哈勃常数,D为河外星系离我们银河系中心的距离），这个关系称为哈勃定律。
哈勃定律的伟大意义，不仅在于它证实了宇宙的膨胀，而且还提供了一种估计宇宙年龄的手段。
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