发现背后的人
哈勃定律的基础由多人奠定。1912年,哈佛天文台的“计算员”亨丽爱塔·斯旺·勒维特发现,造父变星的光变周期与其真实亮度成正比,从而为测量遥远距离提供了标尺。同一时期,维斯托·斯里弗测量到许多“旋涡星云”的光谱向红端偏移,即红移。1927年,比利时神父兼物理学家乔治·勒梅特用广义相对论推导出膨胀宇宙,并在一篇法语论文中率先发表了距离与速度成正比的关系。1929年,美国威尔逊山天文台的埃德温·哈勃把用造父变星测得的星系距离与斯里弗的速度绘成图,以观测证实了这种比例关系,此后该定律长期只以他的名字命名。2018年,国际天文学联合会投票建议改称“哈勃-勒梅特定律”。
它意味着什么
该定律写作v = H₀ × d,比例常数H₀称为哈勃常数。若H₀为70,则距离约326万光年(1百万秒差距)的星系以每秒70公里退行,十倍距离的星系则以每秒700公里退行。这并不是因为我们位于宇宙中心,而是空间本身在膨胀,就像葡萄干面包发酵时所有葡萄干彼此远离一样。把时间倒推,一切会汇聚于一点,这成为大爆炸理论的起点,而1/H₀可粗略给出宇宙年龄(约140亿年)。据说曾为维持静态宇宙而加入宇宙常数的爱因斯坦,在哈勃的发现后称之为“一生中最大的错误”。
哈勃张力
1990年发射的哈勃空间望远镜的核心任务之一,就是精确测定H₀。然而如今,用造父变星和Ia型超新星测量近邻宇宙得到的数值(亚当·里斯团队,约73),与根据宇宙微波背景辐射推算的早期宇宙数值(普朗克卫星,约67)超出误差范围地不一致。这究竟是测量问题,还是早期暗能量或暗物质新性质等新物理的信号,目前尚无定论。2021年发射的詹姆斯·韦布空间望远镜也正在检验这一问题。
常见问题
- 宇宙膨胀会让地球和太阳越来越远吗?
- 不会。太阳系、银河系这类被引力束缚的系统几乎不受影响,膨胀只在星系团之间这样极大的尺度上显现。
- 有比光还快远离我们的星系吗?
- 有。极遥远的星系由于空间膨胀,表观退行速度超过光速。但这是空间本身在伸展,而非物体在空间中超光速运动,因此与相对论并不矛盾。
来源核查日期:2026-10-26
参考文献
- Hubble, E. (1929). A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. PNAS, 15(3), 168–173.
- Lemaître, G. (1927). Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, A47, 49–59.
- Riess, A. G., et al. (2022). A comprehensive measurement of the local value of the Hubble constant. Astrophysical Journal Letters, 934, L7.
