第8章 膨脹的宇宙(1)[第1頁/共5頁]
1929年哈勃頒發的成果更令人驚奇:乃至星係紅移的大小也不是隨機的,而是和星係分開我們的間隔成反比。或換句話講,星係越遠,它分開我們活動得越快!這表白宇宙不能像人們本來所想像的那樣處於靜態,而實際上是在收縮;分歧星係之間的間隔一向在增加著。
宇宙收縮的發明是20世紀最巨大的智力反動之一。
很清楚,關於宇宙在任何方向上都顯得一樣的假定,實際上是不對的。比方,正如我們看到的,我們星係中的其他恒星構成了橫貫夜空的叫做銀河係的光帶。但是如果看得更遠,星係數量則或多或少顯得是不異的。以是假定我們在比星係間間隔更大的標準下來察看,而不管在小標準下的差彆,則宇宙確切在統統的方向看起來是大抵一樣的。在很長的時候裡,這為弗裡德曼的假定――作為實際宇宙的粗糙近似供應了充分的來由。但是,近世呈現的一樁榮幸事件揭露了以下究竟,弗裡德曼假定實際上非常精確地描述了我們的宇宙。
如果在一個清澈無月的夜晚瞻仰星空,人們能看到的最亮的星體最能夠是金星、火星、木星和土星這幾顆行星,另有龐大數量標正像我們太陽但分開我們遠很多的恒星。究竟上,跟著地球環繞著太陽公轉,某些牢固的恒星相互之間的位置看起來確切起了非常藐小的竄改――它們不是完整牢固不動的!這是因為它們間隔我們較近一些。
本地球環繞著太陽公轉時,相對於更遠處的恒星背景,我們從分歧的位置觀察它們。這是榮幸的,因為它使我們能直接測量這些恒星分開我們的間隔,它們離我們越近,就顯得挪動得越多。比來的恒星叫做比鄰星,它離我們約莫4光年那麼遠(從它收回的光約莫破鈔4年才氣達到地球),也就是約莫23萬億英裡的間隔。其他大部分肉眼可見的恒星分開我們的間隔均在幾百光年以內。與之比擬,太陽僅僅在8光分那麼遠!可見的恒星漫衍在全部夜空,但是特彆集合在一條稱為銀河的帶上。遠在公元1750年,有些天文學家就提出,如果大部分可見的恒星處在一個伶仃的碟狀的佈局中,則銀河的表麵能夠獲得解釋。這個佈局便是明天我們稱為螺旋星係的一個例子。以後不過幾十年,天文學家威廉・赫歇爾爵士通過對大量恒星的位置和間隔停止詳確的編目分類,就證明瞭這個看法。即便如此,這個思惟在本世紀初才完整被人們接管。
差人就是操縱多普勒效應的道理,靠測量射電波脈衝從車上反射返來的波長來測定車速。
以是人們預言,星係的紅移應與分開我們的間隔成反比,這恰是哈勃發明的。固然他的模型獲得了勝利並預言了哈勃的觀察,但是直到1935年,為了呼應哈勃的宇宙均勻收縮的發明,美國物理學家霍瓦德・羅伯遜和英國數學家阿瑟・瓦爾克發明瞭近似的模型後,弗裡德曼的事情纔在西方被遍及曉得。
究竟上,我們曉得這輻射必須穿過我們可察看到的宇宙的大部分才行進至此,並且因為它在分歧方向上都一樣,如果隻在大標準下,這宇宙也必須是各向同性的。現在我們曉得,不管我們朝甚麼方向看,這噪聲的竄改老是非常藐小:如許,彭齊亞斯和威爾遜偶然中非常切確地證明瞭弗裡德曼的第一個假定。但是,因為宇宙並非在每一個方向上,而是在大標準的均勻上完整不異,以是微波也不成能在每一個方向上完整不異。在分歧的方向之間必須有一些小竄改。1992年宇宙背景探險者,或稱為COBE,初次把它們檢測到,其幅度約莫為十萬分之一。固然這些竄改很小,但是正如我們將在第八章解釋的,它們非常首要。