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定義發現

1912年(nian)到1922年(nian)間，美國天文(wen)學家維(wei)斯(si)托·斯(si)里弗觀測了41個(ge)星(xing)系的光譜，發現(xian)其中的36個(ge)星(xing)系的光譜發生(sheng)紅移，他認(ren)為這種(zhong)現(xian)象意味著(zhu)這些(xie)星(xing)系正在遠離地球。

物(wu)理(li)學家(jia)和數(shu)學家(jia)利用愛因斯坦場方程建立了時間(jian)和空間(jian)協調一致的(de)(de)理(li)論(lun)。將最一般的(de)(de)原(yuan)則應用到自然的(de)(de)宇(yu)宙，產生(sheng)(sheng)了一個動態(tai)的(de)(de)解(jie)決方案，與當時的(de)(de)靜態(tai)宇(yu)宙的(de)(de)概念產生(sheng)(sheng)了沖突。

1927年，比利時天文(wen)學家喬治·勒梅特計算出(chu)愛因斯坦(tan)場(chang)方程的一個解(jie)，發現宇宙在不斷地膨脹。

1929年(nian)，美國天(tian)文學家埃德溫·哈勃(bo)發表其觀測結果(guo)：距離銀河系越遠的星系退(tui)行越快。

背景介紹

自河外(wai)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)本質之謎被揭開(kai)之后(hou)，人類對宇宙(zhou)的(de)(de)認識從銀河系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)擴展到了(le)廣袤的(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)世(shi)界(jie)，一些天(tian)(tian)文(wen)(wen)學家開(kai)始把(ba)注(zhu)意力(li)(li)轉(zhuan)向星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。從1920年代后(hou)期起，哈勃本人更是利用當(dang)時世(shi)界(jie)上(shang)最大的(de)(de)威爾(er)遜山天(tian)(tian)文(wen)(wen)臺2.5米口徑(jing)的(de)(de)望遠鏡，全力(li)(li)從事星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)實測和研究工(gong)作(zuo)，其中包括測定星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)視向速度，以及(ji)估計星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)離(li)(li)，前者需要對星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)進行光譜觀測，后(hou)者則必須(xu)找到合適的(de)(de)、能用于測定星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)距(ju)離(li)(li)的(de)(de)標距(ju)天(tian)(tian)體或標距(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。哈勃開(kai)展上(shang)述(shu)兩項(xiang)工(gong)作(zuo)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)，是試圖探(tan)求星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)視向速度與距(ju)離(li)(li)之間是否存在(zai)某種關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。

宇宙中(zhong)(zhong)(zhong)所有天(tian)體都在運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)，天(tian)文學上(shang)把天(tian)體空間運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)速(su)(su)度(du)在觀測(ce)者視線方向(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)分量稱為天(tian)體的(de)(de)(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)(su)度(du)。視向(xiang)速(su)(su)度(du)測(ce)定的(de)(de)(de)(de)(de)基礎是(shi)物理學上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)普勒(le)(le)效(xiao)應，它由奧地利物理學家多(duo)普勒(le)(le)（J.C.Doppler）于(yu)1842年首先發現。該(gai)效(xiao)應指出(chu)，運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)(zhong)聲(sheng)(sheng)源(yuan)發出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)音（如高速(su)(su)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)(zhong)火車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)汽笛聲(sheng)(sheng)），在靜(jing)止觀測(ce)者聽(ting)(ting)來是(shi)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)。若以c表(biao)示聲(sheng)(sheng)速(su)(su)，v為聲(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)速(su)(su)度(du)，則靜(jing)止觀測(ce)者實際聽(ting)(ting)到的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)(zhong)聲(sheng)(sheng)源(yuan)所發出(chu)聲(sheng)(sheng)音的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)長λ，與聲(sheng)(sheng)源(yuan)靜(jing)止時聲(sheng)(sheng)音波(bo)長λ0之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關系符合數學表(biao)達式（λ-λ0）/λ0=v/c，稱為多(duo)普勒(le)(le)效(xiao)應。因為聲(sheng)(sheng)速(su)(su)c和靜(jing)止波(bo)長λ0是(shi)已知的(de)(de)(de)(de)(de)，λ可(ke)通過實測(ce)加(jia)以確定，所以可(ke)以利用多(duo)普勒(le)(le)效(xiao)應測(ce)出(chu)聲(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)速(su)(su)度(du)v。聲(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)速(su)(su)度(du)越(yue)高，聲(sheng)(sheng)波(bo)波(bo)長的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)越(yue)顯著。

光(guang)是(shi)(shi)(shi)一種電(dian)磁波(bo)，如果把(ba)(ba)多普勒效應(ying)(ying)同樣(yang)應(ying)(ying)用于天(tian)(tian)體(ti)光(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)傳播上，公式中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)c就是(shi)(shi)(shi)光(guang)速(su)(su)(su)，v就是(shi)(shi)(shi)天(tian)(tian)體(ti)的(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)。以恒(heng)(heng)星(xing)為例，通常在(zai)(zai)恒(heng)(heng)星(xing)光(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)會有一些吸收譜(pu)線(xian)(xian)，這是(shi)(shi)(shi)恒(heng)(heng)星(xing)表面(mian)發(fa)出的(de)(de)(de)光(guang)輻射(she)被(bei)恒(heng)(heng)星(xing)大(da)氣中(zhong)(zhong)各種元(yuan)素吸收所造成(cheng)的(de)(de)(de)，且特定的(de)(de)(de)元(yuan)素嚴格對應(ying)(ying)著(zhu)特定波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)若(ruo)干條吸收線(xian)(xian)。只(zhi)要(yao)把(ba)(ba)實測恒(heng)(heng)星(xing)光(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)某種元(yuan)素的(de)(de)(de)吸收譜(pu)線(xian)(xian)位置（即(ji)運(yun)動光(guang)源的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)λ），與實驗室中(zhong)(zhong)同種元(yuan)素的(de)(de)(de)標準譜(pu)線(xian)(xian)位置（即(ji)靜止波(bo)長(chang)λ0）加以比較，就可(ke)以發(fa)現兩者之間會產生一定的(de)(de)(de)位移Δλ=λ-λ0，即(ji)多普勒位移。λ0是(shi)(shi)(shi)已知的(de)(de)(de)，而Δλ又可(ke)以通過(guo)觀測得到，所以通過(guo)多普勒效應(ying)(ying)即(ji)可(ke)推算出恒(heng)(heng)星(xing)的(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)v，這就是(shi)(shi)(shi)確定天(tian)(tian)體(ti)視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)基本原理。據(ju)此，英國天(tian)(tian)文學家哈(ha)金斯（W. Huggins）在(zai)(zai)1868年首次測得天(tian)(tian)狼星(xing)的(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)為46公里/秒，且正在(zai)(zai)遠離地球(qiu)而去(qu)。

哈勃開展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)項(xiang)觀測(ce)研究是(shi)非常細(xi)致又極為(wei)枯燥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，他在(zai)(zai)(zai)相當長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一段時(shi)間內投入了(le)自己(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全部精力。與(yu)現代(dai)設備相比，1920年代(dai)觀測(ce)條件很(hen)簡陋(lou)，2.5米口徑望遠鏡不僅操縱起來頗為(wei)費力，而且不時(shi)會出現故障。星(xing)系(xi)(xi)是(shi)非常暗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)，為(wei)了(le)拍攝到(dao)它們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜，在(zai)(zai)(zai)當時(shi)往往需要曝光(guang)(guang)達(da)幾十(shi)分鐘乃至(zhi)(zhi)數小時(shi)之久，其(qi)間還必須保持對目(mu)標星(xing)系(xi)(xi)跟蹤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)準確性(xing)。為(wei)獲取盡(jin)可能(neng)清晰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)光(guang)(guang)譜，哈勃甚至(zhi)(zhi)迫不得(de)已用自己(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)肩膀(bang)頂(ding)起巨大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鏡筒(tong)。人(ren)們調侃地(di)(di)形容說(shuo)“凍僵了(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈勃”就“像猴(hou)子般地(di)(di)”成夜待在(zai)(zai)(zai)望遠鏡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)五(wu)樓(lou)觀測(ce)室內，“臉被暗紅(hong)(hong)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燈光(guang)(guang)照(zhao)得(de)像個(ge)(ge)丑(chou)八怪”，由此足(zu)見這(zhe)位天文學大(da)(da)師(shi)嚴謹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)科學態度和(he)頑(wan)強拼搏的(de)(de)(de)(de)(de)(de)科學精神。功夫不負有(you)(you)心人(ren)，經過幾年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)努力工作(zuo)，到(dao)1929年哈勃獲得(de)了(le)40多個(ge)(ge)星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜，結果發(fa)現這(zhe)些光(guang)(guang)譜都表(biao)現出普(pu)遍(bian)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)譜線(xian)紅(hong)(hong)移(yi)。如果這(zhe)是(shi)緣于星(xing)系(xi)(xi)視向運(yun)(yun)(yun)動(dong)而引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多普(pu)勒(le)位移(yi)，則說(shuo)明所有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)樣(yang)本星(xing)系(xi)(xi)都在(zai)(zai)(zai)做遠離地(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)，且速(su)度很(hen)大(da)(da)。這(zhe)與(yu)銀(yin)河系(xi)(xi)中恒(heng)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)情況(kuang)截然不同：銀(yin)河系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)光(guang)(guang)譜既有(you)(you)紅(hong)(hong)移(yi)，也有(you)(you)藍(lan)移(yi)，表(biao)明有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)在(zai)(zai)(zai)靠近地(di)(di)球(qiu)(qiu)，有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)(zai)遠離地(di)(di)球(qiu)(qiu)。不僅如此，由位移(yi)值所反映出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)運(yun)(yun)(yun)動(dong)速(su)度遠遠大(da)(da)于恒(heng)星(xing)，前者可高達(da)每秒數百、上千公里(li)，甚至(zhi)(zhi)更大(da)(da)，而后(hou)者通常僅為(wei)每秒幾公里(li)或數十(shi)公里(li)。

在設法合理地(di)估計了星系(xi)(xi)的(de)距(ju)離(li)之后，哈(ha)勃(bo)驚訝地(di)發現，樣本中距(ju)離(li)地(di)球越(yue)遠的(de)星系(xi)(xi)，其(qi)譜線紅移越(yue)大(da)，且星系(xi)(xi)的(de)視向退行速(su)度(du)與星系(xi)(xi)的(de)距(ju)離(li)之間可表(biao)述(shu)為簡單的(de)正比例函數關系(xi)(xi)：v=H0r，（v表(biao)示星系(xi)(xi)的(de)視向速(su)度(du)，星系(xi)(xi)的(de)距(ju)離(li)為r）這(zhe)就是著(zhu)名的(de)哈(ha)勃(bo)定律，式中的(de)比例系(xi)(xi)數H0稱為哈(ha)勃(bo)常(chang)數。

哈(ha)(ha)勃于(yu)1929年(nian)3月發表了(le)他的(de)(de)(de)(de)(de)首次(ci)研究結(jie)果，盡管取(qu)得了(le)46個星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)視向(xiang)速(su)度(du)(du)資(zi)料，但(dan)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)僅(jin)有24個確定了(le)距(ju)離(li)，且樣本(ben)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)度(du)(du)最高不超過1200公里(li)/秒(miao)。實(shi)際上當時哈(ha)(ha)勃所(suo)導出的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)(xi)并(bing)(bing)不十分(fen)明晰，個別星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)對關(guan)系(xi)(xi)式v=H0r的(de)(de)(de)(de)(de)彌散比較大。后(hou)來(lai)他與另一(yi)位天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)赫馬森（M.L.Humason）合作(zuo)，又獲得了(le)50個星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)觀測資(zi)料，其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)最大的(de)(de)(de)(de)(de)視向(xiang)速(su)度(du)(du)已接近2萬公里(li)/秒(miao)。在(zai)他們(men)兩人(ren)于(yu)1931年(nian)根據新(xin)資(zi)料所(suo)發表的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)(xi)得到進一(yi)步確認，且更為(wei)清晰。1948年(nian)，他們(men)測得長蛇星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)團的(de)(de)(de)(de)(de)退行速(su)度(du)(du)已高達6萬公里(li)/秒(miao)，而速(su)度(du)(du)－距(ju)離(li)關(guan)系(xi)(xi)依然成立。今天(tian)，哈(ha)(ha)勃定律已被眾多的(de)(de)(de)(de)(de)觀測事實(shi)所(suo)證實(shi)，并(bing)(bing)為(wei)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)所(suo)公認，而且在(zai)宇宙學(xue)(xue)研究中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)起(qi)著特別重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。有意(yi)思的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，哈(ha)(ha)勃這位舉(ju)世(shi)公認的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)創始(shi)(shi)人(ren)始(shi)(shi)終不愿接受術語“星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)”，他在(zai)自(zi)己的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen)和報告中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)直堅(jian)持用(yong)“河(he)外星(xing)(xing)(xing)(xing)云”來(lai)稱呼河(he)外星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)。因此(ci)，美(mei)國(guo)歷史(shi)學(xue)(xue)家(jia)克(ke)里(li)斯(si)琴森（G.E.Christianson）親(qin)昵地把(ba)哈(ha)(ha)勃稱為(wei)“星(xing)(xing)(xing)(xing)云世(shi)界的(de)(de)(de)(de)(de)水手”，并(bing)(bing)以(yi)此(ci)作(zuo)為(wei)書名，用(yong)35萬余字（中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)譯本(ben)字數）的(de)(de)(de)(de)(de)篇幅(fu)詳細記述(shu)了(le)哈(ha)(ha)勃的(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)(xue)生涯，特別是(shi)他在(zai)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)世(shi)界中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)長年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)辛勤勞作(zuo)和做出的(de)(de)(de)(de)(de)不朽業(ye)績(ji)。

發展歷史

早在1912年，施(shi)里弗(Slipher)就得(de)到了“星云”的(de)(de)光譜，結(jie)果表明(ming)許(xu)多光譜都具有多普(pu)勒Doppler)紅移，表明(ming)這(zhe)些(xie)(xie)“星云”在朝(chao)遠離我們(men)的(de)(de)方向運(yun)動(dong)。隨(sui)后人(ren)們(men)知道(dao)，這(zhe)些(xie)(xie)“星云”實際上(shang)是類似銀河系(xi)(xi)一(yi)樣的(de)(de)星系(xi)(xi)。

1929年(nian)哈(ha)(ha)勃(bo)(EdwinHubble)對(dui)河外星(xing)系(xi)(xi)(xi)的視向速(su)(su)(su)度(du)與距(ju)離(li)(li)的關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)進行了研(yan)究。當時(shi)只有(you)46個(ge)河外星(xing)系(xi)(xi)(xi)的視向速(su)(su)(su)度(du)可以利用，而其(qi)中僅有(you)24個(ge)有(you)推(tui)算出的距(ju)離(li)(li)，哈(ha)(ha)勃(bo)得出了視向速(su)(su)(su)度(du)與距(ju)離(li)(li)之間大致(zhi)的線性正(zheng)比關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)。現代精確觀測(ce)已(yi)證實(shi)這(zhe)種線性正(zheng)比關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)v = H0×d 其(qi)中v為退行速(su)(su)(su)度(du)，d為星(xing)系(xi)(xi)(xi)距(ju)離(li)(li)，H0為比例常數(shu)(shu)，稱(cheng)為哈(ha)(ha)勃(bo)常數(shu)(shu)。這(zhe)就是著(zhu)名(ming)的哈(ha)(ha)勃(bo)定(ding)律。

哈(ha)勃定律揭(jie)示宇(yu)宙是(shi)在(zai)不斷膨(peng)(peng)脹(zhang)的(de)(de)。這種(zhong)膨(peng)(peng)脹(zhang)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)全空間(jian)的(de)(de)均勻(yun)膨(peng)(peng)脹(zhang)。因此(ci)，在(zai)任(ren)何一(yi)(yi)(yi)點的(de)(de)觀測者(zhe)都(dou)會(hui)看(kan)到完全一(yi)(yi)(yi)樣(yang)的(de)(de)膨(peng)(peng)脹(zhang)，從任(ren)何一(yi)(yi)(yi)個星系來看(kan)，一(yi)(yi)(yi)切星系都(dou)以它為中(zhong)心向四面散開，越遠的(de)(de)星系間(jian)彼(bi)此(ci)散開的(de)(de)速度越大。

導出過程

哈勃在(zai)導出(chu)(chu)他的(de)(de)(de)著名定(ding)律的(de)(de)(de)過程中，必須取(qu)得同一目(mu)標星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)兩個基本觀(guan)測(ce)(ce)量(liang)，即星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)視(shi)向速度(du)(du)(du)v和距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)r，并由(you)此(ci)確定(ding)哈勃常數H0=v/r。視(shi)向速度(du)(du)(du)可(ke)以(yi)通過測(ce)(ce)量(liang)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)光(guang)(guang)(guang)譜中譜線(xian)的(de)(de)(de)多普勒位(wei)移(yi)來(lai)確定(ding)，較為(wei)(wei)(wei)簡單。問題的(de)(de)(de)關鍵(jian)是(shi)如何測(ce)(ce)得星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)。因為(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)極為(wei)(wei)(wei)遙遠，三角視(shi)差法(fa)(fa)對(dui)此(ci)“鞭長莫及(ji)”，所(suo)以(yi)必須另(ling)辟蹊徑。天文學家已找到了多種測(ce)(ce)定(ding)遙遠天體距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)，其(qi)中以(yi)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)距(ju)(ju)(ju)(ju)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)最為(wei)(wei)(wei)廣泛。對(dui)于(yu)一個光(guang)(guang)(guang)源(yuan)（如恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)或星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)）來(lai)說，其(qi)實際(ji)發光(guang)(guang)(guang)本領稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)，這是(shi)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)自身的(de)(de)(de)內(nei)稟(bing)性質。而觀(guan)測(ce)(ce)者(zhe)所(suo)看到的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)明暗程度(du)(du)(du)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)亮度(du)(du)(du)，它是(shi)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)特征(zheng)。設一顆恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)（或其(qi)他天體）的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)L，亮度(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)B，距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)為(wei)(wei)(wei)r，那么只要選取(qu)恰當的(de)(de)(de)單位(wei)便(bian)有B=Lr-2。天文學中常用(yong)(yong)絕對(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)等M來(lai)表征(zheng)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)，用(yong)(yong)視(shi)星(xing)(xing)(xing)(xing)等m表征(zheng)亮度(du)(du)(du)，相應(ying)的(de)(de)(de)關系(xi)(xi)式為(wei)(wei)(wei)m-M=5lgr-5。m是(shi)觀(guan)測(ce)(ce)量(liang)，只要設法(fa)(fa)確定(ding)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)M，便(bian)可(ke)以(yi)導出(chu)(chu)它的(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)r，這就是(shi)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)距(ju)(ju)(ju)(ju)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)基本原理，所(suo)得出(chu)(chu)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)距(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)。

那么，如何確(que)定天體(ti)的(de)(de)絕對(dui)星(xing)(xing)等(deng)（即光度）呢？又(you)(you)有兩條不同的(de)(de)途徑。一(yi)(yi)是(shi)設法確(que)定某類恒(heng)(heng)星(xing)(xing)所具有的(de)(de)恒(heng)(heng)定的(de)(de)、或者變化不大的(de)(de)絕對(dui)星(xing)(xing)等(deng)M，因此對(dui)于遠處未知距離(li)的(de)(de)這類恒(heng)(heng)星(xing)(xing)來說，只要測(ce)得它(ta)(ta)的(de)(de)視(shi)星(xing)(xing)等(deng)m，便可(ke)(ke)推算出它(ta)(ta)的(de)(de)距離(li)。這類可(ke)(ke)用于測(ce)距的(de)(de)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)稱(cheng)為標距天體(ti)，它(ta)(ta)們(men)的(de)(de)絕對(dui)星(xing)(xing)等(deng)就是(shi)“標準燭(zhu)光”。例(li)如，藍白色的(de)(de)亮(liang)星(xing)(xing)以(yi)及稱(cheng)為沃爾夫－拉葉星(xing)(xing)的(de)(de)一(yi)(yi)類特殊恒(heng)(heng)星(xing)(xing)，平(ping)均絕對(dui)星(xing)(xing)等(deng)M約(yue)為-7.0，新星(xing)(xing)爆發(fa)后最明(ming)亮(liang)時也(ye)可(ke)(ke)達(da)到(dao)M≈-7.0，它(ta)(ta)們(men)可(ke)(ke)以(yi)作為標準燭(zhu)光，其(qi)測(ce)距的(de)(de)適用范(fan)圍最遠約(yue)可(ke)(ke)達(da)5000萬光年。又(you)(you)如天琴RR型變星(xing)(xing)達(da)到(dao)極大亮(liang)度時的(de)(de)絕對(dui)星(xing)(xing)等(deng)M約(yue)為0.6，這是(shi)另一(yi)(yi)類標距天體(ti)，其(qi)測(ce)距的(de)(de)適用范(fan)圍最遠可(ke)(ke)超過300萬光年。

二是(shi)尋求“標(biao)距(ju)(ju)關(guan)(guan)系”。以(yi)(yi)造父變(bian)星為例，該類變(bian)星的(de)平均絕對(dui)星等(deng)M與光(guang)變(bian)周(zhou)(zhou)期P之間(jian)有著確(que)定(ding)的(de)周(zhou)(zhou)光(guang)關(guan)(guan)系M=a lgP+b，其中P是(shi)可觀測(ce)(ce)量，a和b為常參數，可以(yi)(yi)通過(guo)已知(zhi)(zhi)距(ju)(ju)離(li)的(de)近(jin)距(ju)(ju)造父變(bian)星來(lai)加以(yi)(yi)標(biao)定(ding)，其中b稱(cheng)為周(zhou)(zhou)光(guang)關(guan)(guan)系的(de)零點(dian)，而像造父變(bian)星周(zhou)(zhou)光(guang)關(guan)(guan)系那樣可以(yi)(yi)用來(lai)測(ce)(ce)定(ding)天體距(ju)(ju)離(li)的(de)關(guan)(guan)系便稱(cheng)為標(biao)距(ju)(ju)關(guan)(guan)系。于是(shi)，對(dui)應(ying)(ying)于確(que)定(ding)的(de)周(zhou)(zhou)光(guang)關(guan)(guan)系，只要(yao)測(ce)(ce)得(de)未知(zhi)(zhi)距(ju)(ju)離(li)的(de)遠(yuan)距(ju)(ju)造父變(bian)星的(de)光(guang)變(bian)周(zhou)(zhou)期，便能(neng)(neng)計算出相應(ying)(ying)的(de)絕對(dui)星等(deng)，并(bing)進而推算出距(ju)(ju)離(li)。造父變(bian)星是(shi)一類高光(guang)度恒星，即使在(zai)相當遠(yuan)的(de)地方也(ye)能(neng)(neng)觀測(ce)(ce)到(dao)，利用它們的(de)周(zhou)(zhou)光(guang)關(guan)(guan)系作為標(biao)距(ju)(ju)關(guan)(guan)系，適用范(fan)圍最(zui)遠(yuan)也(ye)可達5000萬光(guang)年左右。

星(xing)系(xi)(xi)的(de)尺度(du)與其距(ju)離(li)(li)相(xiang)比通常是(shi)很小的(de)，可(ke)以(yi)合理地認為星(xing)系(xi)(xi)中的(de)所有(you)恒星(xing)具有(you)相(xiang)同(tong)的(de)距(ju)離(li)(li)，只(zhi)要(yao)在星(xing)系(xi)(xi)中證出某類標(biao)(biao)距(ju)天體，便(bian)可(ke)以(yi)利用(yong)“標(biao)(biao)準燭(zhu)光”或標(biao)(biao)距(ju)關系(xi)(xi)確定出標(biao)(biao)距(ju)天體的(de)距(ju)離(li)(li)，即(ji)星(xing)系(xi)(xi)的(de)距(ju)離(li)(li)，而這(zhe)就是(shi)當年哈(ha)勃測定目(mu)標(biao)(biao)星(xing)系(xi)(xi)距(ju)離(li)(li)的(de)基(ji)本思路。

但是(shi)(shi)如果(guo)“標準(zhun)(zhun)燭(zhu)光”不(bu)很(hen)(hen)“標準(zhun)(zhun)”，標距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)不(bu)太(tai)精確(que)，或(huo)者標距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)中(zhong)的(de)(de)參數(shu)(shu)a和b標定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有誤(wu)(wu)，則(ze)必然會給星(xing)(xing)系(xi)(xi)距(ju)(ju)離(li)r的(de)(de)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值帶(dai)來(lai)誤(wu)(wu)差(cha)，甚至錯誤(wu)(wu)。一(yi)旦r的(de)(de)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有誤(wu)(wu)，即使(shi)星(xing)(xing)系(xi)(xi)視向速(su)(su)度(du)(du)v測(ce)得(de)很(hen)(hen)準(zhun)(zhun)，哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)的(de)(de)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結果(guo)必然就不(bu)準(zhun)(zhun)確(que)了。另(ling)一(yi)方面，由(you)(you)數(shu)(shu)學關(guan)系(xi)(xi)式H0 = v/ r可(ke)知，由(you)(you)距(ju)(ju)離(li)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)mr引(yin)起(qi)的(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)的(de)(de)確(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)為(wei)m = vm r /r2，可(ke)見星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)越(yue)遠(yuan)，所(suo)(suo)得(de)出的(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)就越(yue)精確(que)，這(zhe)就是(shi)(shi)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)為(wei)什么要通過對(dui)遠(yuan)距(ju)(ju)離(li)星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)觀(guan)測(ce)來(lai)確(que)認哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律并(bing)標定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)H0的(de)(de)原因之一(yi)。除了“標準(zhun)(zhun)燭(zhu)光”或(huo)者標距(ju)(ju)關(guan)系(xi)(xi)可(ke)能不(bu)嚴(yan)格所(suo)(suo)引(yin)起(qi)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)外(wai)，影響(xiang)(xiang)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結果(guo)的(de)(de)另(ling)一(yi)個(ge)因素(su)是(shi)(shi)星(xing)(xing)系(xi)(xi)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)復雜(za)性(xing)。鑒于哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)貢獻(xian)，天(tian)文學上把星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)普(pu)遍性(xing)退行運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)稱(cheng)為(wei)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)，這(zhe)是(shi)(shi)一(yi)種遵循哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)性(xing)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)。事(shi)實上，除了參與(yu)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)外(wai)，由(you)(you)于局部大質量天(tian)體(ti)引(yin)力場的(de)(de)作用，星(xing)(xing)系(xi)(xi)自身還有偏(pian)離(li)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)所(suo)(suo)謂“本動(dong)(dong)(dong)(dong)”，因而在星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)觀(guan)測(ce)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)應該包(bao)含了哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)和本動(dong)(dong)(dong)(dong)兩個(ge)部分(fen)，而后者并(bing)不(bu)服(fu)從(cong)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律。觀(guan)測(ce)研究表明，星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)越(yue)遠(yuan)，本動(dong)(dong)(dong)(dong)部分(fen)占星(xing)(xing)系(xi)(xi)觀(guan)測(ce)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中(zhong)的(de)(de)比(bi)例(li)(li)越(yue)小(xiao)。從(cong)這(zhe)個(ge)角(jiao)度(du)(du)說，為(wei)了能得(de)出星(xing)(xing)系(xi)(xi)參與(yu)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)可(ke)靠結果(guo)，盡(jin)可(ke)能減小(xiao)本動(dong)(dong)(dong)(dong)成分(fen)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)，也應該用盡(jin)可(ke)能遠(yuan)的(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)來(lai)對(dui)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)進行絕(jue)對(dui)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)標。例(li)(li)如，后發(fa)星(xing)(xing)系(xi)(xi)團的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)已接近(jin)1億秒差(cha)距(ju)(ju)，它(ta)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)主要表現(xian)為(wei)宇(yu)宙膨脹引(yin)起(qi)的(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)，本動(dong)(dong)(dong)(dong)只占很(hen)(hen)小(xiao)的(de)(de)比(bi)例(li)(li)，由(you)(you)這(zhe)類天(tian)體(ti)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值和視向速(su)(su)度(du)(du)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結果(guo)，才能得(de)出比(bi)較可(ke)靠的(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)(shu)。

哈勃常數

在(zai)二(er)十(shi)世紀后半，哈勃常數H0的值被估計約在(zai)50至90(km/s)/Mpc之間。

哈勃常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)曾是個(ge)長久(jiu)而激烈的(de)(de)(de)(de)(de)爭議(yi)主題(ti)，Gérard de Vaucouleurs主張其(qi)(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)應為(wei)(wei)80而Allan Sandage則認為(wei)(wei)其(qi)(qi)應為(wei)(wei)40。1996年(nian)(nian)，由(you)JohnBahcall主持，包含Gustav Tammann及(ji)(ji)Sidney van den Bergh的(de)(de)(de)(de)(de)辯(bian)論以類似早期(qi)Shapley-Curtisdebate的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)式舉行，主題(ti)針對上(shang)(shang)述兩個(ge)競爭數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。1990年(nian)(nian)代晚期(qi)，引(yin)進宇宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)，數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)差異的(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)被(bei)部分地解決。在(zai)此模(mo)(mo)型(xing)下，利用(yong)蘇尼(ni)亞耶夫(fu)-澤爾(er)多(duo)維(wei)奇效應進行的(de)(de)(de)(de)(de)X光高紅移群及(ji)(ji)微波波長的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)察、宇宙(zhou)微波背(bei)景輻射各向異性的(de)(de)(de)(de)(de)量度和光學調查皆(jie)測(ce)定(ding)(ding)哈柏(bo)常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)70左(zuo)右(you)。特別的(de)(de)(de)(de)(de)是，Hubble Key Project（由(you)Wendy L.Freedman博士主導(dao)，在(zai)卡(ka)內(nei)基(ji)天文(wen)(wen)臺進行）進行最(zui)精(jing)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)光學測(ce)量，在(zai)2001年(nian)(nian)五月發表其(qi)(qi)最(zui)終估計(ji)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)72±8(km/s)/Mpc，此結果與基(ji)于蘇尼(ni)亞耶夫(fu)-澤爾(er)多(duo)維(wei)奇效應進行的(de)(de)(de)(de)(de)銀河系星群觀(guan)測(ce)所測(ce)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)H0相(xiang)當一致，具有相(xiang)似的(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)確(que)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)2003年(nian)(nian)，利用(yong)WMAP所得(de)(de)出(chu)最(zui)高精(jing)度的(de)(de)(de)(de)(de)宇宙(zhou)微波背(bei)景輻射測(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)71±4 (km/s)/Mpc，而直到(dao)(dao)2006年(nian)(nian)，皆(jie)以70 (km/s)/Mpc,+2.4/-3.2作為(wei)(wei)測(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。因(yin)為(wei)(wei)1秒差距接近米，故(gu)在(zai)公制(zhi)單(dan)位中H0的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)約為(wei)(wei)(m/s)/m（Hertz）。從上(shang)(shang)述三種(zhong)方法(fa)得(de)(de)出(chu)一致的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)提供(gong)了H0測(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)有力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)支持。q的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)被(bei)以Ia型(xing)超新星所制(zhi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)燭光觀(guan)察標(biao)(biao)準(zhun)所測(ce)量。該標(biao)(biao)準(zhun)定(ding)(ding)于1998年(nian)(nian)，其(qi)(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)被(bei)定(ding)(ding)為(wei)(wei)負值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。此舉使許(xu)多(duo)天文(wen)(wen)學家感到(dao)(dao)驚訝，因(yin)為(wei)(wei)這暗(an)示著宇宙(zhou)膨脹正在(zai)“加(jia)速”（雖然哈柏(bo)因(yin)子(zi)隨時間(jian)而遞減；詳見暗(an)物(wu)質及(ji)(ji)λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)）。

在2006年(nian)八月，利(li)用(yong)美國國家航(hang)空航(hang)天(tian)局（NASA）的Chandra X光天(tian)文(wen)臺（Chandra X-ray Observatory），來(lai)自NASA Marshall Space FlightCenter（MSFC）的研究小(xiao)組觀(guan)測(ce)得出哈柏常數的值為77公里每(mei)秒每(mei)百萬(wan)秒差距（77km/sMpc；1百萬(wan)秒差距等于(yu)3.26百萬(wan)光年(nian)），不(bu)準量約15%。

2009.5.7，美(mei)國宇航(hang)局NASA發布最新的Hubble常(chang)(chang)數測定(ding)(ding)值，根據對遙遠星系Ia超新星的最新測量結果(guo)，常(chang)(chang)數被確定(ding)(ding)為(74.2± 3.6)km/(s*Mpc)，不確定(ding)(ding)度進(jin)一(yi)步縮(suo)小到5%以內。

物理意義

利用哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)定律v=H0 r，只要(yao)能確知哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數H0，便(bian)可由天體的視向(xiang)(xiang)速度v得(de)出其距(ju)離(li)r，稱(cheng)為宇(yu)(yu)宙學(xue)距(ju)離(li)，這里唯一需要(yao)取得(de)的觀測(ce)資料是遠方天體的視向(xiang)(xiang)速度。這樣(yang)r=v/H0 也許便(bian)是確定天體宇(yu)(yu)宙學(xue)距(ju)離(li)的最(zui)為簡單(dan)的一種標距(ju)關系，但前(qian)提是哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數必需已知。

p作(zuo)為天(tian)文學(xue)分支(zhi)學(xue)科之一(yi)的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)，主要是(shi)(shi)(shi)從大(da)(da)尺(chi)度(du)(du)（甚(shen)至整體）上研究宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構和演化，又可分為觀(guan)(guan)測(ce)宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)和理(li)論宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)模(mo)型兩(liang)方面的(de)(de)(de)(de)內容，不(bu)過兩(liang)者(zhe)之間有著密切(qie)的(de)(de)(de)(de)聯系。“大(da)(da)尺(chi)度(du)(du)”結(jie)構，通(tong)常是(shi)(shi)(shi)指范圍在(zai)10Mpc（3000萬光年(nian)）以(yi)上的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)物質分布情況，而(er)目前所能觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)尺(chi)度(du)(du)為1010光年(nian)量(liang)(liang)級。在(zai)宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)中(zhong)，有一(yi)條未能完全證實的(de)(de)(de)(de)“公(gong)設”性基本原(yuan)(yuan)理(li)，即(ji)宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)原(yuan)(yuan)理(li)。它的(de)(de)(de)(de)含意(yi)是(shi)(shi)(shi)：在(zai)空間中(zhong)任意(yi)一(yi)點，以(yi)及從任意(yi)一(yi)點位置上的(de)(de)(de)(de)任一(yi)方向來進行觀(guan)(guan)察的(de)(de)(de)(de)話，宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)尺(chi)度(du)(du)圖(tu)景(jing)是(shi)(shi)(shi)沒有區別(bie)的(de)(de)(de)(de)；而(er)且(qie)(qie)對宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)各處(chu)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)來說，他(ta)(ta)們所觀(guan)(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)(de)物理(li)量(liang)(liang)和物理(li)規律完全相同(tong)(tong)，沒有任何(he)一(yi)個(ge)觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)會處(chu)于與(yu)眾不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)特殊地位。根據宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)原(yuan)(yuan)理(li)，地球(qiu)上所觀(guan)(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)大(da)(da)尺(chi)度(du)(du)圖(tu)景(jing)也能被處(chu)于任何(he)其(qi)(qi)他(ta)(ta)天(tian)體上的(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)看到(dao)，這(zhe)就意(yi)味著由(you)(you)地球(qiu)觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)所發現的(de)(de)(de)(de)哈(ha)勃定律應該同(tong)(tong)樣適(shi)用于宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)任何(he)天(tian)體。于是(shi)(shi)(shi)可以(yi)得(de)知，在(zai)任何(he)一(yi)個(ge)星(xing)(xing)系上，都能觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)其(qi)(qi)他(ta)(ta)星(xing)(xing)系在(zai)作(zuo)遠(yuan)(yuan)離該星(xing)(xing)系的(de)(de)(de)(de)退行運動(dong)，而(er)且(qie)(qie)距離越(yue)遠(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系退行速(su)度(du)(du)越(yue)大(da)(da)。由(you)(you)此(ci)可以(yi)得(de)出一(yi)個(ge)重要的(de)(de)(de)(de)推論：對宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)任何(he)兩(liang)個(ge)星(xing)(xing)系來說，它們都在(zai)彼此(ci)互相遠(yuan)(yuan)離，而(er)且(qie)(qie)星(xing)(xing)系間的(de)(de)(de)(de)距離越(yue)遠(yuan)(yuan)，相互遠(yuan)(yuan)離的(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)也越(yue)大(da)(da)。因此(ci)對由(you)(you)哈(ha)勃定律所推斷的(de)(de)(de)(de)上述大(da)(da)尺(chi)度(du)(du)宇(yu)宙(zhou)(zhou)圖(tu)景(jing)的(de)(de)(de)(de)最簡單的(de)(de)(de)(de)物理(li)解釋便是(shi)(shi)(shi)整個(ge)宇(yu)宙(zhou)(zhou)在(zai)不(bu)斷膨脹(zhang)，且(qie)(qie)這(zhe)種(zhong)膨脹(zhang)是(shi)(shi)(shi)均勻各向同(tong)(tong)性的(de)(de)(de)(de)，這(zhe)正(zheng)是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)爆炸(zha)宇(yu)宙(zhou)(zhou)模(mo)型的(de)(de)(de)(de)預期(qi)結(jie)果(guo)。

哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)倒(dao)數(shu)t0=r/v=H0-1具有時間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)量綱，稱為哈(ha)勃(bo)(bo)時間(jian)。既然(ran)哈(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律是(shi)(shi)由大爆炸引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)宇宙(zhou)(zhou)膨(peng)脹的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種觀測效(xiao)應(ying)(ying)，那么在過(guo)去遙(yao)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)某個(ge)時間(jian)，具體(ti)說(shuo)來就(jiu)是(shi)(shi)在t0時間(jian)前(qian)，宇宙(zhou)(zhou)中所有的(de)(de)(de)(de)(de)物質必然(ran)聚集于一(yi)(yi)點(dian)，或者(zhe)說(shuo)一(yi)(yi)個(ge)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)了(le)哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)具體(ti)數(shu)值(zhi)，便(bian)(bian)可(ke)以估計宇宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)年齡(ling)。由近期(qi)測定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)H0=73km/（s·Mpc），可(ke)以推算出宇宙(zhou)(zhou)年齡(ling)的(de)(de)(de)(de)(de)上限為137億年（不過(guo)有報道稱，2006年8月一(yi)(yi)項新的(de)(de)(de)(de)(de)研究結果是(shi)(shi)宇宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)年齡(ling)應(ying)(ying)為158億年，可(ke)是(shi)(shi)對此仍然(ran)存(cun)在爭議）。哈(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律表征(zheng)了(le)宇宙(zhou)(zhou)膨(peng)脹，但哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)并不是(shi)(shi)宇宙(zhou)(zhou)膨(peng)脹的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)，而(er)是(shi)(shi)星系間(jian)退行速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變化率(lv)。哈(ha)勃(bo)(bo)常(chang)(chang)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)單位是(shi)(shi)每(mei)百(bai)萬秒差距、每(mei)秒公(gong)里，如采(cai)用(yong)H0=73km/（s·Mpc），那么星系間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距離每(mei)增大1Mpc，星系的(de)(de)(de)(de)(de)相互(hu)退行速度(du)便(bian)(bian)增大73公(gong)里/秒。

在哈勃(bo)定律(lv)發(fa)現(xian)之(zhi)前，蘇(su)聯(lian)數(shu)學家弗里(li)(li)德曼（A.A.Friedmann）于(yu)1922年(nian)首次論證了(le)(le)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)隨(sui)時間(jian)不(bu)(bu)斷膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)的(de)(de)(de)(de)可能性，從而對(dui)愛因(yin)斯坦的(de)(de)(de)(de)靜態宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)觀念提(ti)出(chu)了(le)(le)挑(tiao)戰。比(bi)利時主教、天(tian)文(wen)學家勒(le)(le)梅特（G.Lemaltre）在弗里(li)(li)德曼工作的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上，經過5年(nian)的(de)(de)(de)(de)潛心(xin)研究，于(yu)1927年(nian)提(ti)出(chu)均(jun)勻各(ge)向同性的(de)(de)(de)(de)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)模(mo)型。在這一模(mo)型中，遙遠(yuan)天(tian)體的(de)(de)(de)(de)紅移(yi)（即退(tui)行運(yun)動）起因(yin)于(yu)空間(jian)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)，勒(le)(le)梅特還(huan)預言紅移(yi)的(de)(de)(de)(de)大小應該(gai)與(yu)天(tian)體的(de)(de)(de)(de)距離(li)成正比(bi)。但是(shi)，1920年(nian)代的(de)(de)(de)(de)通訊技(ji)術(shu)和學術(shu)交流(liu)遠(yuan)不(bu)(bu)如現(xian)在發(fa)達，大洋彼岸(an)的(de)(de)(de)(de)哈勃(bo)對(dui)弗里(li)(li)德曼和勒(le)(le)梅特的(de)(de)(de)(de)理(li)論一無所(suo)知(zhi)。可見，哈勃(bo)定律(lv)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)過程并不(bu)(bu)是(shi)刻意為了(le)(le)證實膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)模(mo)型，它完全是(shi)哈勃(bo)本(ben)人在觀測和細心(xin)分析的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上所(suo)獲得的(de)(de)(de)(de)原(yuan)創性成果。星系存在普遍性退(tui)行運(yun)動以及哈勃(bo)定律(lv)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)，對(dui)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)及大爆炸宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)論是(shi)一個強有(you)力的(de)(de)(de)(de)支持。

宇(yu)宙(zhou)(zhou)中的(de)(de)各類天(tian)體必定形成于(yu)宇(yu)宙(zhou)(zhou)誕生之后，自然它們的(de)(de)年(nian)(nian)齡都(dou)不可(ke)能(neng)超過(guo)由(you)哈勃定律(lv)推算(suan)出(chu)的(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)年(nian)(nian)齡137億年(nian)(nian)。根(gen)據恒星(xing)演化理論，可(ke)以(yi)推知最年(nian)(nian)老星(xing)系(xi)和恒星(xing)的(de)(de)年(nian)(nian)齡為(wei)100多億年(nian)(nian)；太陽現(xian)在(zai)的(de)(de)年(nian)(nian)齡約為(wei)50億年(nian)(nian)，地球(qiu)年(nian)(nian)齡約為(wei)46億年(nian)(nian)，所有(you)這些(xie)由(you)不同途徑測得(de)的(de)(de)涉及各類天(tian)體年(nian)(nian)齡的(de)(de)結果，都(dou)可(ke)以(yi)按合理的(de)(de)時序一一納(na)入大爆炸后宇(yu)宙(zhou)(zhou)整體演化的(de)(de)框架內。盡管哈勃第一篇涉及星(xing)系(xi)速度－距離關(guan)系(xi)的(de)(de)論文只有(you)短(duan)短(duan)的(de)(de)6頁，卻是人類對宇(yu)宙(zhou)(zhou)認識的(de)(de)一次飛躍。著名的(de)(de)美國宇(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)家(jia)惠特羅（G.J.Whitrow）把哈勃定律(lv)和400年(nian)(nian)前(qian)哥白(bai)尼提(ti)出(chu)的(de)(de)日心說相提(ti)并論，在(zai)天(tian)文學(xue)史(shi)上兩者都(dou)具有(you)革命性的(de)(de)意義。盡管哈勃在(zai)他的(de)(de)這篇開(kai)創性論文中沒(mei)有(you)提(ti)到宇(yu)宙(zhou)(zhou)膨(peng)脹的(de)(de)概念，但由(you)于(yu)他的(de)(de)重要(yao)發現(xian)，長(chang)久以(yi)來關(guan)于(yu)靜止宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)圖像終究被(bei)動態(tai)的(de)(de)膨(peng)脹宇(yu)宙(zhou)(zhou)模(mo)型取(qu)代(dai)了(le)。

宇宙膨脹

在1998年，來自Ia超新星(xing)標準燭光測量的(de)(de)q值(zhi)卻是(shi)負面的(de)(de)，令(ling)許多天文學(xue)驚訝的(de)(de)是(shi)宇宙的(de)(de)膨(peng)脹仍在「加(jia)速中」(雖然(ran)哈柏因子會隨著時間(jian)而(er)衰減，參(can)見暗物質和ΛCDM模(mo)型)。