為什么科學界堅持認為宇宙在膨脹，有什么堅實的證據？

收集上一向有人在質疑宇宙膨脹，感覺科學家也是隨意猜測，沒有什么確鑿證據證實。甚至有人認為，宇宙為什么不會是在膨脹和縮短的瓜代中進行呢？

但科學從來也容不得信口開河，胡亂猜測。

其實宇宙膨脹的證據早在100年前就幾乎是鐵板釘釘了，發現這個證據的是美國聞名天文學家埃德溫·哈勃。

若是此刻有誰不是癡心妄想，而是當真研究，拿出可以或許證實宇宙是在膨脹和縮短瓜代進行簡直鑿證據，諾貝爾物理學獎就等著他去拿了，并且會替代哈勃當作為新的宇宙理論一代宗師。

宇宙膨脹是科學論證的成果，不是憑空猜測。

宇宙在膨脹，并且在加快膨脹，是100年來天文不雅測發現，且有越來越多的證據支撐。

最早的證據是星系紅移，哈勃這個驚天動地的發現，徹底推翻了科學界對峙幾百年的靜態宇宙不雅，從而為大爆炸宇宙尺度模子奠基了最堅實的基石。

哥白尼提出日心論，打破了宗教對天體運行的魔咒；伽利略制造千里鏡不雅察天體，用馬燈測量光速，催生了現代科學的萌芽。

是以科學史一般把伽利略作為現代科學的開山祖師。

但伽利略那個時代不雅測前提有限，認定宇宙是靜態的。

靜態宇宙不雅認為，宇宙無邊無際無始無終，從來就是這個樣子，永遠不會改變。

改變的只是局部日月星辰斗轉星移，整個宇宙是不變的。

這種熟悉根深蒂固的統治者科學界，一向統治了幾百年。

從牛頓到卡文迪許，一向到愛因斯坦，都沒有人質疑。

但愛因斯坦發現了不合錯誤勁的處所。

按照其廣義相對論引力場方程，必然得出一個不斷轉變動態宇宙的解。

為了迎合靜態宇宙的本家兒流學說，他只得在本身方程里插手了一個“宇宙常數”，以使方程可以或許自圓其說。

這個方程就是從Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv釀成了∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，此中的“∧”就是宇宙常數。

愛因斯坦得知哈勃發現星系紅移的動靜，當即趕到哈勃地點的威爾遜天文臺進行驗證，并頓時認可了本身引力場公式的錯誤，拿失落了那個“宇宙常數”，恢復了動態宇宙的結論。

按照愛因斯坦場方程，可以預言出良多宇宙現象，這些宇宙現象只能在動態宇宙，也就是宇宙膨脹的環境下才可以或許呈現。這些預言包羅黑洞、引力波、引力透鏡、時空彎曲等等。

這些預言都被后來的不雅測發現所證實，這也是宇宙膨脹的主要證據。

可見光的多普勒效應是不雅察星系紅移的依據。

所謂星系紅移，是按照光的多普勒效應獲得的。

在會商多普勒效應前，我們先來領會一下可見光的素質和特點。

可見光就是我們眼睛可以或許看到的光，是電磁波譜中的一小段，波長在380nm~760nm之間。

但這個可見光并不是單色光，而是復合光，就是有若干種顏色調集形當作的，人們把它本家兒要區分為紅橙黃綠青藍紫等七色。

經由過程三棱鏡，復合光會發生色散，我們就可以看到這些彩色的光。

這七色光的波長紛歧樣，此中紅光最長，紫光最短。

這些單色光的波長別離為：紅光620~760nm，橙光590~620nm，黃光570~590nm，綠光490~570nm，青光480~490nm，藍光450~480nm，紫光380~450nm。

多普勒效應最早發此刻聲波上。

率先發現聲波多普勒效應的是奧地利物理學家及數學家克里斯琴·約翰·多普勒，他在1842年發現聲波波長和頻率會跟著接近或分開的速度發生轉變，人們就把這種效應以他的名字定名，叫多普勒效應。

聲波的多普勒效應，就是聲音在接近我們時，我們聽到的聲音會比泛泛變得昂揚，若是離我們遠去時，我們聽到的聲音會變得低落。

日常平凡我們聽到救護車或警車或火車鳴笛接近和遠離時，城市有這種感觸感染。

這是因為聲波高速接近我們時波長和頻率會受到壓縮，而遠離我們時波長頻率會被拉伸，并且這種波長和頻率轉變與速度當作正比。

聲波多普勒效應計較公式為：接近波源時λ'=（u+v）/λ或遠離波源時λ'=（u-v）/λ。

式中，λ'為不雅測到的頻率，u為波在該介質中移動速度，v為不雅測者相對波源的移動速度。

多普勒效應是一個遍及紀律。

后來的研究發現，多普勒效應會發生在一切以“波”的形式傳布的事物上，光波在移動時也有這種現象。

光的多普勒效應是光源高速接近光陰譜會標的目的藍方移動，遠離時會標的目的紅方移動。紅移量或藍移量同樣與速度當作正比。

計較光波多普勒效應公式有三個：

光（電磁波）的多普勒效應計較公式分為以下三種：

1、縱標的目的多普勒效應：f'=f[(c+v)/(c-v)]^(1/2)，此中v為波源與領受器的相對速度，c為光速；

2、橫標的目的多普勒效應：f'=f(1-β^2)^(1/2)，此中β=v/c；

3、遍及多普勒效應：f'=f [(1-β^2)^(1/2)]/(1-βcosθ)，此中β=v/c，θ為領受器與波源的連線到速度偏向的夾角。

縱標的目的與橫標的目的多普勒效應別離為θ取0或π/2時的特別環境。

這樣，人們在不雅測遠方光源移動時，就可以或許知道它是在像我們挨近，仍是分開我們，并且可以或許經由過程光譜藍移和紅移的值，計較出接近或遠離我們的速度。

哈勃的發現確定了宇宙在膨脹，靜態宇宙不雅從此壽終正寢。

哈勃顛末持久不雅測和研究，發現了四面八方的星系都在“紅移”，也就是遠離我們而去。進一步研究發現，星系紅移各標的目的同性，而且與距離當作正比關系，也就是說，距離越遠越快，距離越近越慢。

這就申明，宇宙沒有中間，就像一個氣球概況，跟著氣球的膨大，每一個氣球概況的點都在彼此分隔。

這樣就可以追溯曩昔，這些星系昨天比今天更彼此接近一點，客歲比本年更彼此接近一點，在好久以前，這些星系是集中在一個點上。

這個發現申明了兩點：1、宇宙在膨脹；2、宇宙曩昔是由一個點爆炸或者叫膨脹開來的。

后來科學界顛末不雅測研究認為，宇宙發源于一個無限小的奇點，爆炸發生在138億年前。

哈勃按照不雅測發現和研究，建立了哈勃定律，其表達式為：Vf=HcxD。

此中，Vf為天體遠離的速度，單元km/s；Hc為哈勃常數，單元：km / (s·Mpc)；D為相對地球的距離，單元：Mpc （百萬秒差距）。

一個pc（秒差距）約3.26光年，一個Mpc約為326萬光年。

所謂哈勃常數就是在距離我們326萬光年的處所，星系分開我們的速度。有了這個速度，我們就可以或許測算出宇宙任何一個距離分開我們的速度。

按照哈勃常數計較，宇宙膨脹整體疊加跨越光速三倍。

這些年列國科學團隊用分歧的方式測得的哈勃常數值彼此有一些收支，平均約在71km/s·Mpc。

也就是說在距離我們326萬光年的處所，星系分開我們的速度為每秒約71公里。

此刻科學界認為宇宙可不雅測半徑約465億光年，這樣按照哈勃定律，代入哈勃常數，計較可得距離我們最遠的星系，分開我們的速度達到光速的三倍多。

這就是宇宙膨脹跨越光速的由來。

但這只是疊加快度，從近距離看，速度是很慢的。

按照計較，若是在326萬光年出，宇宙膨脹速度為71公里（71000米）每秒，那么在距離我們1光年處，按照哈勃定律Vf=HcxD計較，可得：

Vf=71000x(1/3260000)≈0.022m/s

也就是說在距離我們1光年的處所，宇宙膨脹速度約為2.2厘米每秒。

但事實上，宇宙膨脹只是在大標準發生，而在較小標準，星系和恒星之間更大的概率是在受到萬有引力影響，所以在較近的宇宙空間，星系之間更多的是彼此吸引接近。

好比我們銀河系和仙女座星系，每秒都在以約200公里的速度接近，在將來的40億年內，兩個星系會發生碰撞融合。

自從哈勃發現并證實了宇宙星系周全紅移，靜態宇宙不雅就壽終正寢了，動態宇宙論當作為科學界的共識，而此中的焦點理論就是大爆炸宇宙尺度模子。

哈勃的發現和研究確立了宇宙膨脹學說，他作為星系天文學的創始人和不雅測宇宙學的開拓者，被譽為星系天文學之父。宿世界上第一臺最主要的太空千里鏡以他的名字定名，這就是聞名的哈勃空間千里鏡。

彭齊亞斯和威爾遜就是操縱這種千里鏡發現了宇宙微波布景輻射

100年來，宇宙膨脹的證據越來越多，沒有一例反證。

宇宙微博布景輻射被認為是有一個最主要證據。這是從遙遠138億光年顛末138億多年傳來的大爆炸余燼，還殘存著一點微弱的光輻射，這種輻射充溢著宇宙，很弱，溫度只有2.7K，也就是-270.45℃。

但這個輻射1964年被兩位年青的工程師~彭齊亞斯和威爾遜發現并證實，由此他們獲得了1978年諾貝爾物理學獎。

2014年3月17日美國物理學家頒布發表，初次發現了宇宙原初引力波存在的直接證據。原初引力波就是宇宙大爆炸時刻發出的引力波，科學家們在南極地下深處探測到了這種波特別的偏振模式。

還有各類遙遠星系不雅測、超新星不雅測都證實宇宙在加快膨脹，而暗物質和暗能量的研究為宇宙星系形當作以及膨脹的機制增添了證據。

迄今，并沒有一例反證認為宇宙沒有膨脹，更沒有宇宙在縮短的任何證據。

這就是現代天文學的結論。

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發表于 2020-05-04 02:00
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