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定義發現

1912年到1922年間，美國天文學(xue)家維(wei)斯托(tuo)·斯里(li)弗觀測(ce)了(le)41個星(xing)(xing)系的光(guang)譜，發現其中(zhong)的36個星(xing)(xing)系的光(guang)譜發生紅移，他認為(wei)這種現象意味(wei)著這些(xie)星(xing)(xing)系正(zheng)在遠離地球。

物理學家和(he)數學家利用愛因斯坦場方程(cheng)建立了(le)時(shi)(shi)間和(he)空間協調一致的理論。將(jiang)最(zui)一般的原則應用到(dao)自然的宇宙，產生了(le)一個動態(tai)的解決方案，與當時(shi)(shi)的靜(jing)態(tai)宇宙的概念產生了(le)沖突。

1927年，比(bi)利時(shi)天文學家喬(qiao)治(zhi)·勒梅特計算出愛因(yin)斯坦(tan)場(chang)方程的一個解，發現宇宙在不斷地膨脹。

1929年(nian)，美國(guo)天文學家埃(ai)德(de)溫·哈勃發表其觀測結果：距(ju)離銀河系越遠的(de)星系退行越快。

背景介紹

自(zi)河外星(xing)(xing)系(xi)(xi)本質之謎(mi)被揭開之后(hou)，人類對(dui)宇宙的(de)認識從(cong)銀(yin)河系(xi)(xi)擴展到了廣袤(mao)的(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)世界，一些天文學(xue)家開始(shi)把注意力(li)轉(zhuan)向(xiang)星(xing)(xing)系(xi)(xi)。從(cong)1920年(nian)代后(hou)期起(qi)，哈勃本人更是利用(yong)當(dang)時(shi)世界上最大的(de)威爾(er)遜山天文臺2.5米口徑的(de)望遠鏡，全力(li)從(cong)事星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)實測(ce)和(he)研究工作(zuo)，其中(zhong)包(bao)括(kuo)測(ce)定星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)視向(xiang)速度，以(yi)及估計(ji)星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)距(ju)離(li)(li)，前者需要對(dui)星(xing)(xing)系(xi)(xi)進行(xing)光譜(pu)觀(guan)測(ce)，后(hou)者則(ze)必須(xu)找到合適的(de)、能(neng)用(yong)于測(ce)定星(xing)(xing)系(xi)(xi)距(ju)離(li)(li)的(de)標距(ju)天體或標距(ju)關系(xi)(xi)。哈勃開展上述兩項(xiang)工作(zuo)的(de)目的(de)，是試圖探求星(xing)(xing)系(xi)(xi)視向(xiang)速度與距(ju)離(li)(li)之間是否存在(zai)某種關系(xi)(xi)。

宇宙中(zhong)所(suo)有(you)天體(ti)(ti)(ti)都在運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，天文學(xue)上(shang)把(ba)天體(ti)(ti)(ti)空間(jian)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)在觀測(ce)者(zhe)視(shi)線方(fang)向(xiang)上(shang)的分(fen)量稱為(wei)天體(ti)(ti)(ti)的視(shi)向(xiang)速(su)(su)度(du)。視(shi)向(xiang)速(su)(su)度(du)測(ce)定(ding)的基礎是物(wu)理學(xue)上(shang)的多普勒(le)效(xiao)應，它由奧地(di)利(li)物(wu)理學(xue)家多普勒(le)（J.C.Doppler）于1842年(nian)首先發(fa)(fa)現。該效(xiao)應指(zhi)出，運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源發(fa)(fa)出的聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)（如高速(su)(su)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)火車的汽笛聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)），在靜(jing)止觀測(ce)者(zhe)聽來(lai)是變(bian)化(hua)的。若以(yi)c表示聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)，v為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)，則靜(jing)止觀測(ce)者(zhe)實(shi)(shi)際聽到的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源所(suo)發(fa)(fa)出聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)的波長(chang)λ，與聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源靜(jing)止時聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)波長(chang)λ0之間(jian)的關系符(fu)合數(shu)學(xue)表達式(shi)（λ-λ0）/λ0=v/c，稱為(wei)多普勒(le)效(xiao)應。因為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)c和靜(jing)止波長(chang)λ0是已知的，λ可(ke)通(tong)過實(shi)(shi)測(ce)加以(yi)確定(ding)，所(suo)以(yi)可(ke)以(yi)利(li)用多普勒(le)效(xiao)應測(ce)出聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)v。聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)越高，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波波長(chang)的變(bian)化(hua)越顯著。

光(guang)是(shi)一種電磁(ci)波，如(ru)果把多普勒效應(ying)(ying)同(tong)樣應(ying)(ying)用于天(tian)體(ti)(ti)光(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)傳播上，公式中的(de)(de)(de)c就是(shi)光(guang)速(su)，v就是(shi)天(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)。以(yi)(yi)恒(heng)星為(wei)例，通常在(zai)恒(heng)星光(guang)譜中會有一些(xie)吸收譜線(xian)(xian)，這是(shi)恒(heng)星表面(mian)發出的(de)(de)(de)光(guang)輻射被恒(heng)星大氣中各種元(yuan)素(su)吸收所造成的(de)(de)(de)，且特(te)定的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)嚴格對應(ying)(ying)著特(te)定波長(chang)(chang)的(de)(de)(de)若(ruo)干條吸收線(xian)(xian)。只要把實(shi)測恒(heng)星光(guang)譜中某種元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)吸收譜線(xian)(xian)位置（即(ji)運(yun)動(dong)光(guang)源的(de)(de)(de)波長(chang)(chang)λ），與(yu)實(shi)驗室中同(tong)種元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)標準(zhun)譜線(xian)(xian)位置（即(ji)靜止波長(chang)(chang)λ0）加以(yi)(yi)比較，就可(ke)以(yi)(yi)發現兩(liang)者之間(jian)會產(chan)生(sheng)一定的(de)(de)(de)位移Δλ=λ-λ0，即(ji)多普勒位移。λ0是(shi)已知的(de)(de)(de)，而(er)(er)Δλ又(you)可(ke)以(yi)(yi)通過觀測得(de)到，所以(yi)(yi)通過多普勒效應(ying)(ying)即(ji)可(ke)推算出恒(heng)星的(de)(de)(de)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)v，這就是(shi)確定天(tian)體(ti)(ti)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)的(de)(de)(de)基(ji)本原理。據此，英國(guo)天(tian)文學家哈(ha)金斯（W. Huggins）在(zai)1868年首次測得(de)天(tian)狼星的(de)(de)(de)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)為(wei)46公里(li)/秒(miao)，且正在(zai)遠(yuan)離地球而(er)(er)去。

哈勃(bo)開(kai)展的(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)項觀測(ce)(ce)研(yan)究是非(fei)常細(xi)致(zhi)又(you)極為(wei)(wei)(wei)枯(ku)燥的(de)(de)(de)(de)，他(ta)在(zai)相當(dang)長的(de)(de)(de)(de)一(yi)段時間內投入了(le)自己的(de)(de)(de)(de)全部精力。與現代(dai)設備相比，1920年(nian)代(dai)觀測(ce)(ce)條件很簡陋，2.5米口徑(jing)望遠(yuan)鏡不(bu)僅操縱起(qi)(qi)來頗為(wei)(wei)(wei)費力，而(er)(er)且不(bu)時會出(chu)現故障(zhang)。星(xing)系(xi)(xi)是非(fei)常暗的(de)(de)(de)(de)光(guang)源，為(wei)(wei)(wei)了(le)拍攝到(dao)(dao)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)，在(zai)當(dang)時往往需要曝光(guang)達(da)幾(ji)十分(fen)鐘乃至(zhi)數小時之久，其(qi)間還(huan)必須保持對目標星(xing)系(xi)(xi)跟蹤的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確性。為(wei)(wei)(wei)獲取(qu)盡(jin)可能(neng)清晰的(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)光(guang)譜(pu)(pu)，哈勃(bo)甚(shen)至(zhi)迫不(bu)得(de)(de)(de)已用自己的(de)(de)(de)(de)肩膀(bang)頂起(qi)(qi)巨大的(de)(de)(de)(de)鏡筒。人們(men)調侃地(di)(di)形(xing)容說“凍僵了(le)的(de)(de)(de)(de)哈勃(bo)”就“像猴子(zi)般地(di)(di)”成夜待在(zai)望遠(yuan)鏡的(de)(de)(de)(de)五(wu)樓觀測(ce)(ce)室內，“臉(lian)被暗紅色的(de)(de)(de)(de)燈光(guang)照得(de)(de)(de)像個丑八怪(guai)”，由此(ci)足見這(zhe)(zhe)位(wei)天文學(xue)(xue)大師嚴(yan)謹的(de)(de)(de)(de)科學(xue)(xue)態度和頑強拼(pin)搏的(de)(de)(de)(de)科學(xue)(xue)精神。功夫不(bu)負有心人，經過幾(ji)年(nian)的(de)(de)(de)(de)努力工作(zuo)，到(dao)(dao)1929年(nian)哈勃(bo)獲得(de)(de)(de)了(le)40多(duo)個星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)，結果發現這(zhe)(zhe)些(xie)光(guang)譜(pu)(pu)都(dou)表(biao)現出(chu)普(pu)遍性的(de)(de)(de)(de)譜(pu)(pu)線紅移(yi)(yi)。如果這(zhe)(zhe)是緣于(yu)星(xing)系(xi)(xi)視向運動(dong)而(er)(er)引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)多(duo)普(pu)勒位(wei)移(yi)(yi)，則說明所有的(de)(de)(de)(de)樣本星(xing)系(xi)(xi)都(dou)在(zai)做遠(yuan)離地(di)(di)球的(de)(de)(de)(de)運動(dong)，且速度很大。這(zhe)(zhe)與銀(yin)河(he)系(xi)(xi)中恒星(xing)的(de)(de)(de)(de)運動(dong)情況截(jie)然不(bu)同：銀(yin)河(he)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)恒星(xing)光(guang)譜(pu)(pu)既有紅移(yi)(yi)，也有藍移(yi)(yi)，表(biao)明有的(de)(de)(de)(de)恒星(xing)在(zai)靠(kao)近地(di)(di)球，有的(de)(de)(de)(de)在(zai)遠(yuan)離地(di)(di)球。不(bu)僅如此(ci)，由位(wei)移(yi)(yi)值所反映出(chu)的(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)運動(dong)速度遠(yuan)遠(yuan)大于(yu)恒星(xing)，前者(zhe)可高達(da)每秒數百、上千公里(li)，甚(shen)至(zhi)更(geng)大，而(er)(er)后者(zhe)通常僅為(wei)(wei)(wei)每秒幾(ji)公里(li)或數十公里(li)。

在設法合理地(di)估計了星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)離(li)之后，哈勃(bo)驚訝(ya)地(di)發現，樣(yang)本中距(ju)離(li)地(di)球越(yue)(yue)遠的(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)，其譜線紅移越(yue)(yue)大(da)，且星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)視向退行速度與星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)離(li)之間(jian)可(ke)表述為簡單的(de)(de)正比例(li)函數(shu)關系(xi)(xi)：v=H0r，（v表示星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)視向速度，星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)離(li)為r）這就(jiu)是著名的(de)(de)哈勃(bo)定律，式中的(de)(de)比例(li)系(xi)(xi)數(shu)H0稱為哈勃(bo)常數(shu)。

哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)于1929年3月發(fa)表了他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)首次研(yan)究(jiu)結果，盡管取得了46個星(xing)系(xi)視(shi)向速度資(zi)料(liao)，但其中僅有(you)24個確定了距(ju)離(li)，且(qie)樣(yang)本星(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)視(shi)向速度最(zui)高不(bu)超過1200公(gong)里(li)(li)/秒。實(shi)際上當時哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)所導(dao)出的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速度－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)并(bing)不(bu)十分(fen)明(ming)晰，個別(bie)(bie)(bie)星(xing)系(xi)對關(guan)系(xi)式v=H0r的(de)(de)(de)(de)(de)彌散(san)比較大。后來他(ta)(ta)與另一位天文(wen)(wen)學家赫(he)馬森(sen)（M.L.Humason）合作，又獲得了50個星(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)光譜觀(guan)測資(zi)料(liao)，其中最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)視(shi)向速度已接(jie)近2萬公(gong)里(li)(li)/秒。在(zai)(zai)他(ta)(ta)們兩人(ren)于1931年根(gen)據(ju)新資(zi)料(liao)所發(fa)表的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文(wen)(wen)中，星(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速度－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)得到進(jin)一步確認，且(qie)更為(wei)清晰。1948年，他(ta)(ta)們測得長蛇星(xing)系(xi)團的(de)(de)(de)(de)(de)退行(xing)速度已高達(da)6萬公(gong)里(li)(li)/秒，而速度－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)依然成(cheng)立。今天，哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)定律(lv)已被眾多的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測事(shi)實(shi)所證(zheng)實(shi)，并(bing)為(wei)天文(wen)(wen)學家所公(gong)認，而且(qie)在(zai)(zai)宇宙學研(yan)究(jiu)中起著特(te)別(bie)(bie)(bie)重要的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。有(you)意思的(de)(de)(de)(de)(de)是，哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)這位舉世公(gong)認的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)天文(wen)(wen)學創始人(ren)始終不(bu)愿接(jie)受術(shu)語“星(xing)系(xi)”，他(ta)(ta)在(zai)(zai)自己的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文(wen)(wen)和報告中一直堅持(chi)用(yong)“河外(wai)星(xing)云”來稱呼(hu)河外(wai)星(xing)系(xi)。因此，美(mei)國歷史學家克里(li)(li)斯琴森(sen)（G.E.Christianson）親昵地把哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)稱為(wei)“星(xing)云世界(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)手”，并(bing)以此作為(wei)書名，用(yong)35萬余字（中譯本字數）的(de)(de)(de)(de)(de)篇(pian)幅詳細記述了哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學生涯，特(te)別(bie)(bie)(bie)是他(ta)(ta)在(zai)(zai)星(xing)系(xi)世界(jie)中長年的(de)(de)(de)(de)(de)辛勤勞作和做出的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)朽業績。

發展歷史

早在(zai)1912年，施里弗(Slipher)就得到了“星云”的(de)光譜(pu)，結果表明(ming)許多光譜(pu)都(dou)具有(you)多普勒Doppler)紅移，表明(ming)這(zhe)些(xie)(xie)“星云”在(zai)朝遠(yuan)離我們的(de)方向運(yun)動(dong)。隨(sui)后人(ren)們知道，這(zhe)些(xie)(xie)“星云”實際上是類似銀河系一(yi)樣的(de)星系。

1929年哈勃(bo)(bo)(EdwinHubble)對河外星(xing)系(xi)的(de)(de)視向速度(du)(du)與(yu)距(ju)離(li)(li)的(de)(de)關系(xi)進行(xing)了(le)研(yan)究。當(dang)時(shi)只有46個河外星(xing)系(xi)的(de)(de)視向速度(du)(du)可以利用(yong)，而其中(zhong)僅有24個有推算出的(de)(de)距(ju)離(li)(li)，哈勃(bo)(bo)得出了(le)視向速度(du)(du)與(yu)距(ju)離(li)(li)之間(jian)大致(zhi)的(de)(de)線性正比關系(xi)。現代精(jing)確觀測(ce)已(yi)證(zheng)實(shi)這(zhe)種線性正比關系(xi)v = H0×d 其中(zhong)v為退行(xing)速度(du)(du)，d為星(xing)系(xi)距(ju)離(li)(li)，H0為比例常數，稱為哈勃(bo)(bo)常數。這(zhe)就是著名的(de)(de)哈勃(bo)(bo)定(ding)律。

哈勃定律揭示宇(yu)宙(zhou)是在不斷(duan)膨(peng)脹的(de)。這種膨(peng)脹是一(yi)種全空間的(de)均(jun)勻(yun)膨(peng)脹。因此，在任何(he)一(yi)點(dian)的(de)觀(guan)測者都會看到(dao)完(wan)全一(yi)樣的(de)膨(peng)脹，從任何(he)一(yi)個星(xing)系(xi)(xi)來(lai)看，一(yi)切星(xing)系(xi)(xi)都以它(ta)為中(zhong)心向四(si)面散(san)開(kai)，越(yue)遠的(de)星(xing)系(xi)(xi)間彼此散(san)開(kai)的(de)速度越(yue)大(da)。

導出過程

哈勃在(zai)導出他的(de)著名定(ding)律的(de)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，必須(xu)取(qu)得同一目標星(xing)系(xi)的(de)兩個(ge)基(ji)(ji)本(ben)觀測(ce)量(liang)，即星(xing)系(xi)的(de)視向速(su)度(du)v和(he)距(ju)離(li)(li)r，并由此(ci)(ci)確(que)定(ding)哈勃常數(shu)H0=v/r。視向速(su)度(du)可以(yi)通(tong)過測(ce)量(liang)星(xing)系(xi)光(guang)譜中(zhong)(zhong)(zhong)譜線的(de)多(duo)(duo)普勒(le)位移來確(que)定(ding)，較為(wei)(wei)簡單(dan)。問題(ti)的(de)關(guan)鍵是(shi)如(ru)何測(ce)得星(xing)系(xi)的(de)距(ju)離(li)(li)。因為(wei)(wei)星(xing)系(xi)的(de)距(ju)離(li)(li)極為(wei)(wei)遙(yao)遠(yuan)，三角視差法(fa)對此(ci)(ci)“鞭長莫(mo)及”，所以(yi)必須(xu)另辟蹊徑。天文學(xue)家已找到了(le)多(duo)(duo)種測(ce)定(ding)遙(yao)遠(yuan)天體(ti)距(ju)離(li)(li)的(de)方法(fa)，其中(zhong)(zhong)(zhong)以(yi)光(guang)度(du)測(ce)距(ju)法(fa)的(de)應用最為(wei)(wei)廣泛(fan)。對于一個(ge)光(guang)源(yuan)（如(ru)恒(heng)星(xing)或星(xing)系(xi)）來說，其實際發光(guang)本(ben)領稱為(wei)(wei)光(guang)源(yuan)的(de)光(guang)度(du)，這是(shi)光(guang)源(yuan)自身的(de)內稟性質。而觀測(ce)者所看(kan)到的(de)光(guang)源(yuan)的(de)明暗程(cheng)度(du)稱為(wei)(wei)亮(liang)度(du)，它是(shi)光(guang)源(yuan)的(de)觀測(ce)特征(zheng)。設一顆恒(heng)星(xing)（或其他天體(ti)）的(de)光(guang)度(du)為(wei)(wei)L，亮(liang)度(du)為(wei)(wei)B，距(ju)離(li)(li)為(wei)(wei)r，那么只要選取(qu)恰當的(de)單(dan)位便有B=Lr-2。天文學(xue)中(zhong)(zhong)(zhong)常用絕對星(xing)等(deng)M來表征(zheng)光(guang)度(du)，用視星(xing)等(deng)m表征(zheng)亮(liang)度(du)，相應的(de)關(guan)系(xi)式為(wei)(wei)m-M=5lgr-5。m是(shi)觀測(ce)量(liang)，只要設法(fa)確(que)定(ding)恒(heng)星(xing)的(de)M，便可以(yi)導出它的(de)距(ju)離(li)(li)r，這就是(shi)光(guang)度(du)測(ce)距(ju)法(fa)的(de)基(ji)(ji)本(ben)原理，所得出的(de)距(ju)離(li)(li)稱為(wei)(wei)光(guang)度(du)距(ju)離(li)(li)。

那么(me)，如(ru)何(he)確(que)定天(tian)體的絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)（即光度）呢？又有兩條不(bu)同的途徑。一是設法確(que)定某類恒星(xing)(xing)(xing)(xing)所(suo)具有的恒定的、或(huo)者(zhe)變(bian)化不(bu)大(da)的絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)M，因此對(dui)于遠(yuan)處(chu)未(wei)知距(ju)(ju)離(li)的這(zhe)類恒星(xing)(xing)(xing)(xing)來說，只(zhi)要測(ce)得它的視星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)m，便可(ke)(ke)推算出它的距(ju)(ju)離(li)。這(zhe)類可(ke)(ke)用(yong)于測(ce)距(ju)(ju)的恒星(xing)(xing)(xing)(xing)稱為(wei)(wei)標(biao)(biao)距(ju)(ju)天(tian)體，它們的絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)就(jiu)是“標(biao)(biao)準(zhun)燭(zhu)光”。例如(ru)，藍白(bai)色的亮(liang)(liang)星(xing)(xing)(xing)(xing)以(yi)(yi)及(ji)稱為(wei)(wei)沃爾夫(fu)－拉(la)葉(xie)星(xing)(xing)(xing)(xing)的一類特殊恒星(xing)(xing)(xing)(xing)，平均(jun)絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)M約(yue)(yue)為(wei)(wei)-7.0，新星(xing)(xing)(xing)(xing)爆發后最(zui)(zui)明亮(liang)(liang)時也可(ke)(ke)達到M≈-7.0，它們可(ke)(ke)以(yi)(yi)作為(wei)(wei)標(biao)(biao)準(zhun)燭(zhu)光，其(qi)測(ce)距(ju)(ju)的適用(yong)范圍最(zui)(zui)遠(yuan)約(yue)(yue)可(ke)(ke)達5000萬光年(nian)。又如(ru)天(tian)琴(qin)RR型變(bian)星(xing)(xing)(xing)(xing)達到極大(da)亮(liang)(liang)度時的絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)M約(yue)(yue)為(wei)(wei)0.6，這(zhe)是另(ling)一類標(biao)(biao)距(ju)(ju)天(tian)體，其(qi)測(ce)距(ju)(ju)的適用(yong)范圍最(zui)(zui)遠(yuan)可(ke)(ke)超過300萬光年(nian)。

二是尋(xun)求“標距(ju)(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)”。以(yi)造父(fu)變(bian)星(xing)為(wei)例，該類(lei)變(bian)星(xing)的平均絕(jue)對(dui)星(xing)等M與光(guang)(guang)(guang)變(bian)周(zhou)期P之(zhi)間有著確定(ding)(ding)(ding)的周(zhou)光(guang)(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)M=a lgP+b，其(qi)中(zhong)P是可觀(guan)測(ce)(ce)量，a和(he)b為(wei)常參(can)數，可以(yi)通過(guo)已知距(ju)(ju)(ju)離(li)的近距(ju)(ju)(ju)造父(fu)變(bian)星(xing)來加以(yi)標定(ding)(ding)(ding)，其(qi)中(zhong)b稱為(wei)周(zhou)光(guang)(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)的零點，而像(xiang)造父(fu)變(bian)星(xing)周(zhou)光(guang)(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)那樣可以(yi)用(yong)來測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)天體距(ju)(ju)(ju)離(li)的關(guan)系(xi)(xi)便稱為(wei)標距(ju)(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)。于是，對(dui)應于確定(ding)(ding)(ding)的周(zhou)光(guang)(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)，只要測(ce)(ce)得未知距(ju)(ju)(ju)離(li)的遠(yuan)距(ju)(ju)(ju)造父(fu)變(bian)星(xing)的光(guang)(guang)(guang)變(bian)周(zhou)期，便能計(ji)算出相應的絕(jue)對(dui)星(xing)等，并(bing)進而推算出距(ju)(ju)(ju)離(li)。造父(fu)變(bian)星(xing)是一類(lei)高光(guang)(guang)(guang)度恒星(xing)，即使(shi)在相當遠(yuan)的地方(fang)也能觀(guan)測(ce)(ce)到，利用(yong)它(ta)們的周(zhou)光(guang)(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)作為(wei)標距(ju)(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)，適用(yong)范圍最遠(yuan)也可達5000萬光(guang)(guang)(guang)年左右。

星(xing)系(xi)(xi)的(de)尺度與其距(ju)離相(xiang)比通常是很小的(de)，可以(yi)(yi)合理(li)地認(ren)為星(xing)系(xi)(xi)中的(de)所有(you)恒星(xing)具有(you)相(xiang)同的(de)距(ju)離，只(zhi)要(yao)在星(xing)系(xi)(xi)中證出某類標距(ju)天體，便可以(yi)(yi)利(li)用(yong)“標準燭(zhu)光”或標距(ju)關系(xi)(xi)確定(ding)出標距(ju)天體的(de)距(ju)離，即星(xing)系(xi)(xi)的(de)距(ju)離，而這就是當(dang)年哈勃測定(ding)目標星(xing)系(xi)(xi)距(ju)離的(de)基本思路。

但(dan)是如果(guo)(guo)“標(biao)準(zhun)燭(zhu)光”不(bu)(bu)很“標(biao)準(zhun)”，標(biao)距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)太(tai)精(jing)確，或者(zhe)(zhe)標(biao)距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數(shu)a和b標(biao)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有(you)誤(wu)(wu)，則必然會(hui)給星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)r的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值(zhi)帶來誤(wu)(wu)差(cha)(cha)，甚(shen)至錯(cuo)誤(wu)(wu)。一旦r的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有(you)誤(wu)(wu)，即使星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)視向速(su)(su)度(du)(du)v測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)得(de)很準(zhun)，哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)(jie)果(guo)(guo)必然就不(bu)(bu)準(zhun)確了。另(ling)一方面，由數(shu)學關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)式H0 = v/ r可(ke)知，由距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)mr引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)確定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)為(wei)(wei)(wei)m = vm r /r2，可(ke)見星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)越遠(yuan)(yuan)，所得(de)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)就越精(jing)確，這(zhe)(zhe)就是哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)為(wei)(wei)(wei)什(shen)么要(yao)通過對遠(yuan)(yuan)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)來確認哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)并標(biao)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)H0的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因之一。除了“標(biao)準(zhun)燭(zhu)光”或者(zhe)(zhe)標(biao)距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)可(ke)能(neng)(neng)不(bu)(bu)嚴格所引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)(cha)外，影響哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)(jie)果(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一個因素是星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜性(xing)。鑒(jian)于(yu)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貢獻，天(tian)(tian)文(wen)學上(shang)把星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)普遍性(xing)退行(xing)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流，這(zhe)(zhe)是一種(zhong)遵(zun)循哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)統性(xing)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)。事(shi)實上(shang)，除了參(can)與(yu)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)外，由于(yu)局部大質量(liang)天(tian)(tian)體引力場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)自身還(huan)有(you)偏(pian)離(li)(li)(li)(li)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所謂“本(ben)動(dong)(dong)(dong)(dong)”，因而(er)在星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)應(ying)該包(bao)含了哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)和本(ben)動(dong)(dong)(dong)(dong)兩個部分，而(er)后(hou)者(zhe)(zhe)并不(bu)(bu)服從(cong)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)。觀測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)研究表(biao)明，星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)越遠(yuan)(yuan)，本(ben)動(dong)(dong)(dong)(dong)部分占星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例越小(xiao)。從(cong)這(zhe)(zhe)個角度(du)(du)說(shuo)，為(wei)(wei)(wei)了能(neng)(neng)得(de)出(chu)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)參(can)與(yu)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)靠結(jie)(jie)果(guo)(guo)，盡(jin)可(ke)能(neng)(neng)減小(xiao)本(ben)動(dong)(dong)(dong)(dong)成分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，也應(ying)該用盡(jin)可(ke)能(neng)(neng)遠(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)來對哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)進行(xing)絕對定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)標(biao)。例如，后(hou)發星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)已(yi)接近(jin)1億秒差(cha)(cha)距(ju)(ju)，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)主要(yao)表(biao)現為(wei)(wei)(wei)宇宙膨脹引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)，本(ben)動(dong)(dong)(dong)(dong)只占很小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例，由這(zhe)(zhe)類(lei)天(tian)(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值(zhi)和視向速(su)(su)度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)(jie)果(guo)(guo)，才能(neng)(neng)得(de)出(chu)比(bi)較可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)常數(shu)。

哈勃常數

在二十世紀后半，哈勃常數(shu)H0的值被估計約在50至90(km/s)/Mpc之間(jian)。

哈勃常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)曾是個(ge)長(chang)久而(er)(er)激烈的(de)(de)(de)爭議主題(ti)(ti)，Gérard de Vaucouleurs主張其(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)應(ying)為(wei)(wei)(wei)80而(er)(er)Allan Sandage則(ze)認為(wei)(wei)(wei)其(qi)應(ying)為(wei)(wei)(wei)40。1996年(nian)(nian)(nian)，由JohnBahcall主持，包含Gustav Tammann及Sidney van den Bergh的(de)(de)(de)辯(bian)論以類(lei)似早(zao)期Shapley-Curtisdebate的(de)(de)(de)模式舉(ju)行，主題(ti)(ti)針對上(shang)述兩個(ge)競爭數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)。1990年(nian)(nian)(nian)代晚期，引進(jin)(jin)宇(yu)宙的(de)(de)(de)λ-CDM模型，數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)差異的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)被部分(fen)地解決。在此模型下，利用蘇尼(ni)亞耶夫-澤(ze)(ze)爾多(duo)(duo)維(wei)奇效應(ying)進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)X光高(gao)紅(hong)移群及微(wei)波波長(chang)的(de)(de)(de)觀(guan)察、宇(yu)宙微(wei)波背景輻射各向異性的(de)(de)(de)量度和(he)光學調查皆(jie)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)哈柏常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)70左右。特(te)別的(de)(de)(de)是，Hubble Key Project（由Wendy L.Freedman博(bo)士主導，在卡內基(ji)天文臺進(jin)(jin)行）進(jin)(jin)行最精確(que)的(de)(de)(de)光學測(ce)(ce)(ce)量，在2001年(nian)(nian)(nian)五月發表其(qi)最終估計值(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)72±8(km/s)/Mpc，此結果與(yu)基(ji)于(yu)蘇尼(ni)亞耶夫-澤(ze)(ze)爾多(duo)(duo)維(wei)奇效應(ying)進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)銀河系星群觀(guan)測(ce)(ce)(ce)所(suo)測(ce)(ce)(ce)出的(de)(de)(de)H0相當一(yi)致，具有相似的(de)(de)(de)精確(que)值(zhi)(zhi)(zhi)。在2003年(nian)(nian)(nian)，利用WMAP所(suo)得出最高(gao)精度的(de)(de)(de)宇(yu)宙微(wei)波背景輻射測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)71±4 (km/s)/Mpc，而(er)(er)直到2006年(nian)(nian)(nian)，皆(jie)以70 (km/s)/Mpc,+2.4/-3.2作為(wei)(wei)(wei)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)。因為(wei)(wei)(wei)1秒差距接近米，故在公制(zhi)單位中H0的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)約為(wei)(wei)(wei)(m/s)/m（Hertz）。從上(shang)述三種方法得出一(yi)致的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)提(ti)供了H0測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)λ-CDM模型有力的(de)(de)(de)支持。q的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)被以Ia型超新星所(suo)制(zhi)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)標準燭(zhu)光觀(guan)察標準所(suo)測(ce)(ce)(ce)量。該標準定(ding)(ding)(ding)于(yu)1998年(nian)(nian)(nian)，其(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)被定(ding)(ding)(ding)為(wei)(wei)(wei)負(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)。此舉(ju)使許多(duo)(duo)天文學家感到驚訝，因為(wei)(wei)(wei)這暗(an)示著宇(yu)宙膨脹正在“加速”（雖然(ran)哈柏因子隨時間(jian)而(er)(er)遞減；詳(xiang)見暗(an)物(wu)質及λ-CDM模型）。

在2006年(nian)八月，利用美國國家航(hang)空航(hang)天局（NASA）的(de)(de)Chandra X光(guang)天文臺（Chandra X-ray Observatory），來自NASA Marshall Space FlightCenter（MSFC）的(de)(de)研究小(xiao)組觀測得出哈柏常(chang)數的(de)(de)值為77公里每(mei)秒(miao)每(mei)百萬秒(miao)差距（77km/sMpc；1百萬秒(miao)差距等于3.26百萬光(guang)年(nian)），不準量約15%。

2009.5.7，美國宇航局NASA發布(bu)最新的(de)Hubble常(chang)數測(ce)定(ding)(ding)值，根(gen)據(ju)對遙遠(yuan)星系Ia超(chao)新星的(de)最新測(ce)量結(jie)果，常(chang)數被確(que)定(ding)(ding)為(wei)(74.2± 3.6)km/(s*Mpc)，不確(que)定(ding)(ding)度進一步縮(suo)小到(dao)5%以內。

物理意義

利(li)用(yong)哈(ha)勃定(ding)律(lv)v=H0 r，只要能確(que)知(zhi)哈(ha)勃常(chang)數H0，便可由天體(ti)的(de)視(shi)向速度(du)(du)v得出其距(ju)離r，稱為宇宙學(xue)距(ju)離，這里唯一需(xu)要取(qu)得的(de)觀測資料是遠方天體(ti)的(de)視(shi)向速度(du)(du)。這樣r=v/H0 也許便是確(que)定(ding)天體(ti)宇宙學(xue)距(ju)離的(de)最(zui)為簡單的(de)一種標距(ju)關系，但前提(ti)是哈(ha)勃常(chang)數必需(xu)已知(zhi)。

p作(zuo)為天文學(xue)(xue)分(fen)支學(xue)(xue)科之一(yi)(yi)的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)，主要(yao)是從大(da)(da)(da)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)（甚至整體(ti)）上(shang)(shang)(shang)研(yan)究宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)結構(gou)和(he)演化(hua)，又可分(fen)為觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)和(he)理(li)論(lun)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)模(mo)型兩方面(mian)的(de)(de)內(nei)容，不(bu)過兩者之間有(you)(you)著密切的(de)(de)聯系(xi)。“大(da)(da)(da)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)”結構(gou)，通常是指范圍在(zai)(zai)10Mpc（3000萬光年(nian)）以(yi)(yi)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)物(wu)質分(fen)布(bu)情況，而(er)目前所(suo)能(neng)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)為1010光年(nian)量級。在(zai)(zai)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)中(zhong)(zhong)，有(you)(you)一(yi)(yi)條(tiao)未能(neng)完全證實的(de)(de)“公設”性基本原理(li)，即宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)原理(li)。它的(de)(de)含意(yi)是：在(zai)(zai)空間中(zhong)(zhong)任(ren)(ren)意(yi)一(yi)(yi)點，以(yi)(yi)及(ji)從任(ren)(ren)意(yi)一(yi)(yi)點位(wei)置上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)任(ren)(ren)一(yi)(yi)方向來進行(xing)觀(guan)(guan)(guan)察的(de)(de)話，宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)大(da)(da)(da)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)圖(tu)景(jing)是沒(mei)有(you)(you)區(qu)別的(de)(de)；而(er)且對宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong)各處的(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者來說(shuo)，他們所(suo)觀(guan)(guan)(guan)察到(dao)的(de)(de)物(wu)理(li)量和(he)物(wu)理(li)規律(lv)完全相同，沒(mei)有(you)(you)任(ren)(ren)何(he)(he)一(yi)(yi)個(ge)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者會處于(yu)與眾(zhong)不(bu)同的(de)(de)特(te)殊地位(wei)。根(gen)據宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)原理(li)，地球(qiu)上(shang)(shang)(shang)所(suo)觀(guan)(guan)(guan)察到(dao)的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)大(da)(da)(da)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)圖(tu)景(jing)也能(neng)被處于(yu)任(ren)(ren)何(he)(he)其(qi)他天體(ti)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者看到(dao)，這就意(yi)味著由地球(qiu)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者所(suo)發現的(de)(de)哈勃(bo)定(ding)律(lv)應該同樣適(shi)用于(yu)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong)的(de)(de)任(ren)(ren)何(he)(he)天體(ti)。于(yu)是可以(yi)(yi)得(de)知，在(zai)(zai)任(ren)(ren)何(he)(he)一(yi)(yi)個(ge)星(xing)系(xi)上(shang)(shang)(shang)，都(dou)能(neng)觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)到(dao)其(qi)他星(xing)系(xi)在(zai)(zai)作(zuo)遠離該星(xing)系(xi)的(de)(de)退(tui)(tui)行(xing)運動，而(er)且距(ju)(ju)離越遠的(de)(de)星(xing)系(xi)退(tui)(tui)行(xing)速度(du)(du)(du)越大(da)(da)(da)。由此可以(yi)(yi)得(de)出一(yi)(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)(de)推論(lun)：對宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong)的(de)(de)任(ren)(ren)何(he)(he)兩個(ge)星(xing)系(xi)來說(shuo)，它們都(dou)在(zai)(zai)彼(bi)此互(hu)相遠離，而(er)且星(xing)系(xi)間的(de)(de)距(ju)(ju)離越遠，相互(hu)遠離的(de)(de)速度(du)(du)(du)也越大(da)(da)(da)。因此對由哈勃(bo)定(ding)律(lv)所(suo)推斷的(de)(de)上(shang)(shang)(shang)述大(da)(da)(da)尺(chi)(chi)(chi)度(du)(du)(du)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)圖(tu)景(jing)的(de)(de)最簡單的(de)(de)物(wu)理(li)解(jie)釋便是整個(ge)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)在(zai)(zai)不(bu)斷膨脹，且這種(zhong)膨脹是均勻各向同性的(de)(de)，這正是大(da)(da)(da)爆(bao)炸(zha)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)模(mo)型的(de)(de)預期結果。

哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)倒數(shu)t0=r/v=H0-1具(ju)有時間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)量綱，稱(cheng)為(wei)哈(ha)勃(bo)(bo)時間(jian)。既然哈(ha)勃(bo)(bo)定(ding)(ding)律是由(you)大爆炸引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種觀測效(xiao)應，那(nei)么在(zai)(zai)過去遙遠的(de)(de)(de)(de)(de)某個時間(jian)，具(ju)體說來(lai)就是在(zai)(zai)t0時間(jian)前，宇(yu)宙中所有的(de)(de)(de)(de)(de)物質必然聚(ju)集于(yu)一(yi)(yi)點，或者說一(yi)(yi)個極小的(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)范圍(wei)內。可(ke)見，一(yi)(yi)旦確(que)定(ding)(ding)了(le)(le)哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)體數(shu)值，便(bian)可(ke)以(yi)估計宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)(de)年齡(ling)。由(you)近期測定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)數(shu)H0=73km/（s·Mpc），可(ke)以(yi)推算出宇(yu)宙年齡(ling)的(de)(de)(de)(de)(de)上限為(wei)137億年（不(bu)過有報道稱(cheng)，2006年8月(yue)一(yi)(yi)項新的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究結(jie)果是宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)(de)年齡(ling)應為(wei)158億年，可(ke)是對此仍然存在(zai)(zai)爭議）。哈(ha)勃(bo)(bo)定(ding)(ding)律表(biao)征了(le)(le)宇(yu)宙膨脹，但(dan)哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)數(shu)并不(bu)是宇(yu)宙膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)速度，而是星系間(jian)退行(xing)速度的(de)(de)(de)(de)(de)變化率。哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)單位是每百萬秒差距(ju)、每秒公里，如采用H0=73km/（s·Mpc），那(nei)么星系間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離每增大1Mpc，星系的(de)(de)(de)(de)(de)相互退行(xing)速度便(bian)增大73公里/秒。

在哈(ha)勃定律發(fa)現(xian)之前，蘇(su)聯數(shu)學(xue)家弗里(li)(li)德(de)曼（A.A.Friedmann）于1922年首次論(lun)證了(le)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)隨時間(jian)不斷(duan)膨(peng)脹的可能性，從而對愛因(yin)斯(si)坦(tan)的靜態宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)觀念(nian)提出了(le)挑戰。比(bi)利時主(zhu)教、天文學(xue)家勒梅(mei)特（G.Lemaltre）在弗里(li)(li)德(de)曼工作的基礎上(shang)，經過5年的潛心(xin)研究，于1927年提出均勻各向同性的膨(peng)脹宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)模(mo)型(xing)(xing)。在這(zhe)一(yi)模(mo)型(xing)(xing)中，遙遠天體的紅(hong)移（即(ji)退行運動）起因(yin)于空(kong)間(jian)膨(peng)脹，勒梅(mei)特還預言紅(hong)移的大小應(ying)該與天體的距(ju)離成(cheng)正比(bi)。但(dan)是，1920年代(dai)的通訊技術(shu)和學(xue)術(shu)交流遠不如(ru)現(xian)在發(fa)達，大洋彼岸的哈(ha)勃對弗里(li)(li)德(de)曼和勒梅(mei)特的理論(lun)一(yi)無所知。可見，哈(ha)勃定律的發(fa)現(xian)過程并不是刻意為(wei)了(le)證實膨(peng)脹宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)模(mo)型(xing)(xing)，它完全是哈(ha)勃本人(ren)在觀測和細心(xin)分(fen)析的基礎上(shang)所獲得的原(yuan)創性成(cheng)果。星(xing)系(xi)存在普遍(bian)性退行運動以及(ji)哈(ha)勃定律的發(fa)現(xian)，對宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)膨(peng)脹及(ji)大爆炸(zha)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)論(lun)是一(yi)個強有力的支持。

宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中的(de)各類(lei)(lei)天體(ti)必定形成于宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)誕(dan)生之后，自然它們的(de)年(nian)齡(ling)都(dou)不可(ke)(ke)能(neng)超(chao)過由(you)哈(ha)勃定律推算出的(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)年(nian)齡(ling)137億(yi)年(nian)。根據恒星演(yan)化理論(lun)，可(ke)(ke)以推知最年(nian)老星系和(he)恒星的(de)年(nian)齡(ling)為(wei)100多億(yi)年(nian)；太陽現在的(de)年(nian)齡(ling)約為(wei)50億(yi)年(nian)，地球年(nian)齡(ling)約為(wei)46億(yi)年(nian)，所有(you)這些由(you)不同途徑測得的(de)涉及(ji)各類(lei)(lei)天體(ti)年(nian)齡(ling)的(de)結果(guo)，都(dou)可(ke)(ke)以按合理的(de)時序(xu)一一納入大(da)爆炸后宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)整體(ti)演(yan)化的(de)框架內。盡管哈(ha)勃第一篇涉及(ji)星系速度－距離關系的(de)論(lun)文只有(you)短短的(de)6頁(ye)，卻(que)是(shi)人(ren)類(lei)(lei)對宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)認識的(de)一次飛躍。著名的(de)美國宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學家惠特(te)羅(luo)（G.J.Whitrow）把哈(ha)勃定律和(he)400年(nian)前哥白(bai)尼(ni)提(ti)出的(de)日心說(shuo)相(xiang)提(ti)并(bing)論(lun)，在天文學史(shi)上(shang)兩者都(dou)具有(you)革命性的(de)意(yi)義。盡管哈(ha)勃在他(ta)的(de)這篇開創性論(lun)文中沒(mei)有(you)提(ti)到宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)膨脹的(de)概念(nian)，但由(you)于他(ta)的(de)重要發現，長久以來關于靜止宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)圖(tu)像終究被動態的(de)膨脹宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)模型(xing)取代(dai)了。

宇宙膨脹

在1998年(nian)，來自(zi)Ia超新星標(biao)準燭光測量的q值卻是負面的，令許(xu)多天文學(xue)驚訝(ya)的是宇宙的膨(peng)脹仍在「加速中」(雖然(ran)哈(ha)柏因子會隨著時間而(er)衰減，參見(jian)暗物質和ΛCDM模型)。