为什么科学界坚持认为宇宙在膨胀，有什么坚实的证据？

收集上一向有人在质疑宇宙膨胀，感觉科学家也是随意猜测，没有什么确凿证据证实。甚至有人认为，宇宙为什么不会是在膨胀和缩短的瓜代中进行呢？

但科学从来也容不得信口开河，胡乱猜测。

其实宇宙膨胀的证据早在100年前就几乎是铁板钉钉了，发现这个证据的是美国闻名天文学家埃德温·哈勃。

若是此刻有谁不是痴心妄想，而是当真研究，拿出可以或许证实宇宙是在膨胀和缩短瓜代进行简直凿证据，诺贝尔物理学奖就等着他去拿了，并且会替代哈勃当作为新的宇宙理论一代宗师。

宇宙膨胀是科学论证的成果，不是凭空猜测。

宇宙在膨胀，并且在加快膨胀，是100年来天文不雅测发现，且有越来越多的证据支撑。

最早的证据是星系红移，哈勃这个惊天动地的发现，彻底推翻了科学界对峙几百年的静态宇宙不雅，从而为大爆炸宇宙尺度模子奠基了最坚实的基石。

哥白尼提出日心论，打破了宗教对天体运行的魔咒；伽利略制造千里镜不雅察天体，用马灯测量光速，催生了现代科学的萌芽。

是以科学史一般把伽利略作为现代科学的开山祖师。

但伽利略那个时代不雅测前提有限，认定宇宙是静态的。

静态宇宙不雅认为，宇宙无边无际无始无终，从来就是这个样子，永远不会改变。

改变的只是局部日月星辰斗转星移，整个宇宙是不变的。

这种熟悉根深蒂固的统治者科学界，一向统治了几百年。

从牛顿到卡文迪许，一向到爱因斯坦，都没有人质疑。

但爱因斯坦发现了不合错误劲的处所。

按照其广义相对论引力场方程，必然得出一个不断转变动态宇宙的解。

为了迎合静态宇宙的本家儿流学说，他只得在本身方程里插手了一个“宇宙常数”，以使方程可以或许自圆其说。

这个方程就是从Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv酿成了∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，此中的“∧”就是宇宙常数。

爱因斯坦得知哈勃发现星系红移的动静，当即赶到哈勃地点的威尔逊天文台进行验证，并顿时认可了本身引力场公式的错误，拿失落了那个“宇宙常数”，恢复了动态宇宙的结论。

按照爱因斯坦场方程，可以预言出良多宇宙现象，这些宇宙现象只能在动态宇宙，也就是宇宙膨胀的环境下才可以或许呈现。这些预言包罗黑洞、引力波、引力透镜、时空弯曲等等。

这些预言都被后来的不雅测发现所证实，这也是宇宙膨胀的主要证据。

可见光的多普勒效应是不雅察星系红移的依据。

所谓星系红移，是按照光的多普勒效应获得的。

在会商多普勒效应前，我们先来领会一下可见光的素质和特点。

可见光就是我们眼睛可以或许看到的光，是电磁波谱中的一小段，波长在380nm~760nm之间。

但这个可见光并不是单色光，而是复合光，就是有若干种颜色调集形当作的，人们把它本家儿要区分为红橙黄绿青蓝紫等七色。

经由过程三棱镜，复合光会发生色散，我们就可以看到这些彩色的光。

这七色光的波长纷歧样，此中红光最长，紫光最短。

这些单色光的波长别离为：红光620~760nm，橙光590~620nm，黄光570~590nm，绿光490~570nm，青光480~490nm，蓝光450~480nm，紫光380~450nm。

多普勒效应最早发此刻声波上。

率先发现声波多普勒效应的是奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒，他在1842年发现声波波长和频率会跟着接近或分开的速度发生转变，人们就把这种效应以他的名字定名，叫多普勒效应。

声波的多普勒效应，就是声音在接近我们时，我们听到的声音会比泛泛变得昂扬，若是离我们远去时，我们听到的声音会变得低落。

日常平凡我们听到救护车或警车或火车鸣笛接近和远离时，城市有这种感触感染。

这是因为声波高速接近我们时波长和频率会受到压缩，而远离我们时波长频率会被拉伸，并且这种波长和频率转变与速度当作正比。

声波多普勒效应计较公式为：接近波源时λ'=（u+v）/λ或远离波源时λ'=（u-v）/λ。

式中，λ'为不雅测到的频率，u为波在该介质中移动速度，v为不雅测者相对波源的移动速度。

多普勒效应是一个遍及纪律。

后来的研究发现，多普勒效应会发生在一切以“波”的形式传布的事物上，光波在移动时也有这种现象。

光的多普勒效应是光源高速接近光阴谱会标的目的蓝方移动，远离时会标的目的红方移动。红移量或蓝移量同样与速度当作正比。

计较光波多普勒效应公式有三个：

光（电磁波）的多普勒效应计较公式分为以下三种：

1、纵标的目的多普勒效应：f'=f[(c+v)/(c-v)]^(1/2)，此中v为波源与领受器的相对速度，c为光速；

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

3、遍及多普勒效应：f'=f [(1-β^2)^(1/2)]/(1-βcosθ)，此中β=v/c，θ为领受器与波源的连线到速度偏向的夹角。

纵标的目的与横标的目的多普勒效应别离为θ取0或π/2时的特别环境。

这样，人们在不雅测远方光源移动时，就可以或许知道它是在像我们挨近，仍是分开我们，并且可以或许经由过程光谱蓝移和红移的值，计较出接近或远离我们的速度。

哈勃的发现确定了宇宙在膨胀，静态宇宙不雅从此寿终正寝。

哈勃颠末持久不雅测和研究，发现了四面八方的星系都在“红移”，也就是远离我们而去。进一步研究发现，星系红移各标的目的同性，而且与距离当作正比关系，也就是说，距离越远越快，距离越近越慢。

这就申明，宇宙没有中间，就像一个气球概况，跟着气球的膨大，每一个气球概况的点都在彼此分隔。

这样就可以追溯曩昔，这些星系昨天比今天更彼此接近一点，客岁比本年更彼此接近一点，在好久以前，这些星系是集中在一个点上。

这个发现申明了两点：1、宇宙在膨胀；2、宇宙曩昔是由一个点爆炸或者叫膨胀开来的。

后来科学界颠末不雅测研究认为，宇宙发源于一个无限小的奇点，爆炸发生在138亿年前。

哈勃按照不雅测发现和研究，建立了哈勃定律，其表达式为：Vf=HcxD。

此中，Vf为天体远离的速度，单元km/s；Hc为哈勃常数，单元：km / (s·Mpc)；D为相对地球的距离，单元：Mpc （百万秒差距）。

一个pc（秒差距）约3.26光年，一个Mpc约为326万光年。

所谓哈勃常数就是在距离我们326万光年的处所，星系分开我们的速度。有了这个速度，我们就可以或许测算出宇宙任何一个距离分开我们的速度。

按照哈勃常数计较，宇宙膨胀整体叠加跨越光速三倍。

这些年列国科学团队用分歧的方式测得的哈勃常数值彼此有一些收支，平均约在71km/s·Mpc。

也就是说在距离我们326万光年的处所，星系分开我们的速度为每秒约71公里。

此刻科学界认为宇宙可不雅测半径约465亿光年，这样按照哈勃定律，代入哈勃常数，计较可得距离我们最远的星系，分开我们的速度达到光速的三倍多。

这就是宇宙膨胀跨越光速的由来。

但这只是叠加快度，从近距离看，速度是很慢的。

按照计较，若是在326万光年出，宇宙膨胀速度为71公里（71000米）每秒，那么在距离我们1光年处，按照哈勃定律Vf=HcxD计较，可得：

Vf=71000x(1/3260000)≈0.022m/s

也就是说在距离我们1光年的处所，宇宙膨胀速度约为2.2厘米每秒。

但事实上，宇宙膨胀只是在大标准发生，而在较小标准，星系和恒星之间更大的概率是在受到万有引力影响，所以在较近的宇宙空间，星系之间更多的是彼此吸引接近。

好比我们银河系和仙女座星系，每秒都在以约200公里的速度接近，在将来的40亿年内，两个星系会发生碰撞融合。

自从哈勃发现并证实了宇宙星系周全红移，静态宇宙不雅就寿终正寝了，动态宇宙论当作为科学界的共识，而此中的焦点理论就是大爆炸宇宙尺度模子。

哈勃的发现和研究确立了宇宙膨胀学说，他作为星系天文学的创始人和不雅测宇宙学的开拓者，被誉为星系天文学之父。宿世界上第一台最主要的太空千里镜以他的名字定名，这就是闻名的哈勃空间千里镜。

彭齐亚斯和威尔逊就是操纵这种千里镜发现了宇宙微波布景辐射

100年来，宇宙膨胀的证据越来越多，没有一例反证。

宇宙微博布景辐射被认为是有一个最主要证据。这是从遥远138亿光年颠末138亿多年传来的大爆炸余烬，还残存着一点微弱的光辐射，这种辐射充溢着宇宙，很弱，温度只有2.7K，也就是-270.45℃。

但这个辐射1964年被两位年青的工程师~彭齐亚斯和威尔逊发现并证实，由此他们获得了1978年诺贝尔物理学奖。

2014年3月17日美国物理学家颁布发表，初次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。原初引力波就是宇宙大爆炸时刻发出的引力波，科学家们在南极地下深处探测到了这种波特别的偏振模式。

还有各类遥远星系不雅测、超新星不雅测都证实宇宙在加快膨胀，而暗物质和暗能量的研究为宇宙星系形当作以及膨胀的机制增添了证据。

迄今，并没有一例反证认为宇宙没有膨胀，更没有宇宙在缩短的任何证据。

这就是现代天文学的结论。

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发表于 2020-05-04 02:00
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