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定義發現

1912年到1922年間，美國天文學家維斯(si)托·斯(si)里(li)弗觀(guan)測了41個星系(xi)的光譜(pu)，發現(xian)其(qi)中(zhong)的36個星系(xi)的光譜(pu)發生(sheng)紅移，他認(ren)為(wei)這種現(xian)象意味(wei)著這些星系(xi)正在遠離(li)地(di)球。

物理(li)學家(jia)和數(shu)學家(jia)利(li)用(yong)愛因斯(si)坦(tan)場方(fang)程(cheng)建(jian)立了時間(jian)和空間(jian)協調一致(zhi)的理(li)論。將(jiang)最一般的原則應用(yong)到(dao)自然(ran)的宇(yu)宙，產(chan)生了一個動態的解決方(fang)案，與當時的靜態宇(yu)宙的概念(nian)產(chan)生了沖突。

1927年，比利時(shi)天(tian)文學(xue)家(jia)喬治(zhi)·勒梅特計(ji)算出(chu)愛因斯坦場方(fang)程(cheng)的一個解(jie)，發現宇宙在不(bu)斷(duan)地膨脹。

1929年(nian)，美國(guo)天文學家埃德溫·哈勃(bo)發(fa)表其觀測結果：距離銀河系越遠的星(xing)系退行(xing)越快(kuai)。

背景介紹

自(zi)河外星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)本質之(zhi)謎被揭開(kai)之(zhi)后，人(ren)類對宇宙的認識從(cong)銀河系(xi)(xi)擴展(zhan)到(dao)了(le)廣(guang)袤的星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)世界，一些(xie)天文(wen)學(xue)家開(kai)始(shi)把(ba)注意力轉向(xiang)星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)。從(cong)1920年代后期起，哈(ha)勃(bo)(bo)本人(ren)更是利用(yong)當(dang)時世界上最(zui)大的威爾遜山天文(wen)臺2.5米口徑(jing)的望遠鏡，全(quan)力從(cong)事星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的實測(ce)和研究工作，其中包括測(ce)定星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的視(shi)向(xiang)速度，以及(ji)估計星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的距離，前者需要對星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)進行(xing)光譜觀測(ce)，后者則必須找(zhao)到(dao)合適的、能用(yong)于測(ce)定星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)距離的標(biao)(biao)距天體或標(biao)(biao)距關(guan)系(xi)(xi)。哈(ha)勃(bo)(bo)開(kai)展(zhan)上述兩項工作的目的，是試圖探求星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)視(shi)向(xiang)速度與距離之(zhi)間是否存在某種關(guan)系(xi)(xi)。

宇宙中(zhong)所(suo)有天(tian)(tian)體(ti)都在運動(dong)，天(tian)(tian)文(wen)學上把(ba)天(tian)(tian)體(ti)空間運動(dong)速度(du)(du)(du)在觀(guan)測者(zhe)(zhe)視線(xian)方向上的(de)(de)分量稱為(wei)天(tian)(tian)體(ti)的(de)(de)視向速度(du)(du)(du)。視向速度(du)(du)(du)測定的(de)(de)基礎是物(wu)理學上的(de)(de)多普勒效應(ying)，它由奧地(di)利(li)物(wu)理學家多普勒（J.C.Doppler）于1842年首先發現(xian)。該效應(ying)指出(chu)，運動(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)發出(chu)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)（如(ru)高(gao)速運動(dong)中(zhong)火車的(de)(de)汽笛聲(sheng)(sheng)(sheng)），在靜(jing)(jing)止(zhi)觀(guan)測者(zhe)(zhe)聽(ting)(ting)來是變化的(de)(de)。若以(yi)c表(biao)示聲(sheng)(sheng)(sheng)速，v為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)運動(dong)速度(du)(du)(du)，則(ze)靜(jing)(jing)止(zhi)觀(guan)測者(zhe)(zhe)實際(ji)聽(ting)(ting)到的(de)(de)運動(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)所(suo)發出(chu)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)的(de)(de)波長(chang)λ，與聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)靜(jing)(jing)止(zhi)時(shi)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)波長(chang)λ0之間的(de)(de)關系符合數學表(biao)達式（λ-λ0）/λ0=v/c，稱為(wei)多普勒效應(ying)。因為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)速c和(he)靜(jing)(jing)止(zhi)波長(chang)λ0是已(yi)知的(de)(de)，λ可通過(guo)實測加以(yi)確定，所(suo)以(yi)可以(yi)利(li)用多普勒效應(ying)測出(chu)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)運動(dong)速度(du)(du)(du)v。聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)運動(dong)速度(du)(du)(du)越(yue)高(gao)，聲(sheng)(sheng)(sheng)波波長(chang)的(de)(de)變化越(yue)顯著(zhu)。

光(guang)(guang)是(shi)一種(zhong)電磁波(bo)，如果把(ba)多普(pu)(pu)勒效應同樣應用(yong)于天體光(guang)(guang)線的(de)(de)(de)傳播上，公式中(zhong)的(de)(de)(de)c就是(shi)光(guang)(guang)速，v就是(shi)天體的(de)(de)(de)視(shi)(shi)(shi)向(xiang)速度。以恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)為例，通常(chang)在恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)會(hui)(hui)有一些吸(xi)收譜(pu)線，這(zhe)是(shi)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)表面發(fa)出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)輻(fu)射(she)被恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)大氣中(zhong)各種(zhong)元素吸(xi)收所(suo)造(zao)成的(de)(de)(de)，且特定(ding)的(de)(de)(de)元素嚴格對應著特定(ding)波(bo)長的(de)(de)(de)若(ruo)干(gan)條(tiao)吸(xi)收線。只要(yao)把(ba)實(shi)測恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)某種(zhong)元素的(de)(de)(de)吸(xi)收譜(pu)線位(wei)置(zhi)（即運動(dong)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)波(bo)長λ），與實(shi)驗室中(zhong)同種(zhong)元素的(de)(de)(de)標準譜(pu)線位(wei)置(zhi)（即靜止波(bo)長λ0）加以比(bi)較，就可(ke)以發(fa)現兩(liang)者之間會(hui)(hui)產生一定(ding)的(de)(de)(de)位(wei)移Δλ=λ-λ0，即多普(pu)(pu)勒位(wei)移。λ0是(shi)已知的(de)(de)(de)，而Δλ又可(ke)以通過(guo)觀測得到(dao)，所(suo)以通過(guo)多普(pu)(pu)勒效應即可(ke)推算出恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)視(shi)(shi)(shi)向(xiang)速度v，這(zhe)就是(shi)確定(ding)天體視(shi)(shi)(shi)向(xiang)速度的(de)(de)(de)基本(ben)原理(li)。據此，英(ying)國(guo)天文(wen)學家哈(ha)金斯（W. Huggins）在1868年首(shou)次測得天狼星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)視(shi)(shi)(shi)向(xiang)速度為46公里/秒(miao)，且正在遠離(li)地球而去。

哈(ha)(ha)勃開展的(de)(de)(de)這(zhe)項觀測研究是(shi)非常細致(zhi)又極(ji)為枯燥(zao)的(de)(de)(de)，他在(zai)(zai)相當長(chang)的(de)(de)(de)一段時(shi)間內(nei)(nei)投入了自己(ji)的(de)(de)(de)全部(bu)精力(li)。與(yu)(yu)現(xian)代設備相比(bi)，1920年(nian)代觀測條件(jian)很簡(jian)陋，2.5米口徑望遠(yuan)鏡不(bu)(bu)僅操縱起來頗為費(fei)力(li)，而(er)且不(bu)(bu)時(shi)會出現(xian)故障(zhang)。星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)是(shi)非常暗的(de)(de)(de)光(guang)源，為了拍(pai)攝到(dao)它們的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)，在(zai)(zai)當時(shi)往往需要(yao)曝(pu)光(guang)達幾(ji)十分鐘乃至(zhi)數(shu)小時(shi)之久，其間還必須保持對(dui)目標(biao)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)跟蹤的(de)(de)(de)準(zhun)確性。為獲取盡可能清晰(xi)的(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)光(guang)譜(pu)(pu)，哈(ha)(ha)勃甚(shen)至(zhi)迫不(bu)(bu)得已用(yong)自己(ji)的(de)(de)(de)肩膀頂(ding)起巨大的(de)(de)(de)鏡筒。人們調(diao)侃地(di)(di)形容(rong)說“凍僵了的(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃”就“像(xiang)猴子般地(di)(di)”成夜待在(zai)(zai)望遠(yuan)鏡的(de)(de)(de)五樓觀測室內(nei)(nei)，“臉被暗紅色(se)的(de)(de)(de)燈光(guang)照得像(xiang)個丑(chou)八怪”，由(you)此足見這(zhe)位天文學大師(shi)嚴謹的(de)(de)(de)科(ke)學態(tai)度和頑強拼(pin)搏的(de)(de)(de)科(ke)學精神。功夫不(bu)(bu)負有心人，經過幾(ji)年(nian)的(de)(de)(de)努力(li)工作，到(dao)1929年(nian)哈(ha)(ha)勃獲得了40多(duo)個星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)(pu)，結果發(fa)現(xian)這(zhe)些(xie)光(guang)譜(pu)(pu)都(dou)表現(xian)出普遍(bian)性的(de)(de)(de)譜(pu)(pu)線紅移(yi)。如果這(zhe)是(shi)緣(yuan)于(yu)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)視向運(yun)(yun)動(dong)而(er)引起的(de)(de)(de)多(duo)普勒位移(yi)，則(ze)說明所有的(de)(de)(de)樣(yang)本星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)都(dou)在(zai)(zai)做遠(yuan)離地(di)(di)球的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)，且速度很大。這(zhe)與(yu)(yu)銀(yin)河(he)(he)系(xi)(xi)中恒星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)情況截然不(bu)(bu)同：銀(yin)河(he)(he)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)光(guang)譜(pu)(pu)既(ji)有紅移(yi)，也有藍移(yi)，表明有的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)靠近地(di)(di)球，有的(de)(de)(de)在(zai)(zai)遠(yuan)離地(di)(di)球。不(bu)(bu)僅如此，由(you)位移(yi)值所反映出的(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)運(yun)(yun)動(dong)速度遠(yuan)遠(yuan)大于(yu)恒星(xing)(xing)(xing)(xing)，前者可高達每秒(miao)數(shu)百、上千公(gong)(gong)里，甚(shen)至(zhi)更大，而(er)后者通常僅為每秒(miao)幾(ji)公(gong)(gong)里或數(shu)十公(gong)(gong)里。

在(zai)設法合理地(di)估計(ji)了星系(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離之后，哈(ha)勃(bo)驚(jing)訝地(di)發現，樣本中距(ju)(ju)離地(di)球越遠的(de)(de)星系(xi)，其譜線紅移越大，且(qie)星系(xi)的(de)(de)視向退(tui)行(xing)速(su)度與星系(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離之間可表述為(wei)簡單的(de)(de)正(zheng)比(bi)(bi)例函數關系(xi)：v=H0r，（v表示星系(xi)的(de)(de)視向速(su)度，星系(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離為(wei)r）這就是著名的(de)(de)哈(ha)勃(bo)定(ding)律，式(shi)中的(de)(de)比(bi)(bi)例系(xi)數H0稱為(wei)哈(ha)勃(bo)常(chang)數。

哈(ha)(ha)勃于1929年(nian)(nian)3月發表(biao)了(le)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)首(shou)次研究結果(guo)，盡(jin)管取得了(le)46個(ge)(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)視向速(su)度(du)資(zi)(zi)料(liao)，但其(qi)中(zhong)(zhong)僅有24個(ge)(ge)確(que)定(ding)了(le)距離(li)(li)，且(qie)樣本星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)視向速(su)度(du)最(zui)高不(bu)超過1200公(gong)里/秒(miao)。實(shi)際上當時哈(ha)(ha)勃所導出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)－距離(li)(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)并(bing)(bing)不(bu)十(shi)分明晰，個(ge)(ge)別星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)對(dui)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)式v=H0r的(de)(de)(de)(de)(de)彌散(san)比較大。后來他(ta)(ta)與另一(yi)位天文學家赫(he)馬森（M.L.Humason）合作(zuo)，又獲得了(le)50個(ge)(ge)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)譜觀(guan)測(ce)資(zi)(zi)料(liao)，其(qi)中(zhong)(zhong)最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)視向速(su)度(du)已接近2萬公(gong)里/秒(miao)。在(zai)他(ta)(ta)們兩人于1931年(nian)(nian)根據(ju)新資(zi)(zi)料(liao)所發表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文中(zhong)(zhong)，星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)－距離(li)(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)得到進(jin)一(yi)步(bu)確(que)認(ren)(ren)，且(qie)更為(wei)清(qing)晰。1948年(nian)(nian)，他(ta)(ta)們測(ce)得長蛇星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)團的(de)(de)(de)(de)(de)退(tui)行速(su)度(du)已高達6萬公(gong)里/秒(miao)，而(er)(er)速(su)度(du)－距離(li)(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)依然(ran)成立。今天，哈(ha)(ha)勃定(ding)律已被眾多的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)事實(shi)所證實(shi)，并(bing)(bing)為(wei)天文學家所公(gong)認(ren)(ren)，而(er)(er)且(qie)在(zai)宇宙學研究中(zhong)(zhong)起著特(te)別重要的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。有意思的(de)(de)(de)(de)(de)是，哈(ha)(ha)勃這(zhe)位舉世(shi)公(gong)認(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)天文學創(chuang)始(shi)人始(shi)終不(bu)愿接受術語“星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)”，他(ta)(ta)在(zai)自己的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文和報告中(zhong)(zhong)一(yi)直堅持用(yong)“河外星(xing)(xing)(xing)(xing)云”來稱(cheng)呼河外星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)。因此，美(mei)國歷(li)史(shi)學家克里斯(si)琴(qin)森（G.E.Christianson）親(qin)昵地(di)把哈(ha)(ha)勃稱(cheng)為(wei)“星(xing)(xing)(xing)(xing)云世(shi)界(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)水手”，并(bing)(bing)以此作(zuo)為(wei)書名，用(yong)35萬余字（中(zhong)(zhong)譯本字數）的(de)(de)(de)(de)(de)篇幅詳細記述了(le)哈(ha)(ha)勃的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學生涯，特(te)別是他(ta)(ta)在(zai)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)世(shi)界(jie)中(zhong)(zhong)長年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)辛勤勞作(zuo)和做(zuo)出(chu)(chu)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(de)到了“星云(yun)”的(de)(de)光(guang)譜，結果(guo)表明(ming)許(xu)多光(guang)譜都具有多普勒Doppler)紅移，表明(ming)這些(xie)“星云(yun)”在(zai)朝遠離我們的(de)(de)方向運(yun)動。隨后人們知道(dao)，這些(xie)“星云(yun)”實際上是類似銀河系(xi)一(yi)樣的(de)(de)星系(xi)。

1929年(nian)哈(ha)勃(EdwinHubble)對河外星(xing)系的視向(xiang)速(su)度(du)(du)與距(ju)(ju)離(li)的關系進行了研究(jiu)。當(dang)時只(zhi)有46個河外星(xing)系的視向(xiang)速(su)度(du)(du)可(ke)以利用，而(er)其(qi)中僅(jin)有24個有推算出的距(ju)(ju)離(li)，哈(ha)勃得出了視向(xiang)速(su)度(du)(du)與距(ju)(ju)離(li)之間大致的線性正(zheng)比(bi)(bi)關系。現代精確觀測已證實這(zhe)種線性正(zheng)比(bi)(bi)關系v = H0×d 其(qi)中v為退行速(su)度(du)(du)，d為星(xing)系距(ju)(ju)離(li)，H0為比(bi)(bi)例常數，稱為哈(ha)勃常數。這(zhe)就(jiu)是著名的哈(ha)勃定律。

哈(ha)勃定律揭示宇宙是在(zai)不斷(duan)膨(peng)脹的(de)。這(zhe)種膨(peng)脹是一(yi)種全(quan)空間的(de)均勻膨(peng)脹。因(yin)此，在(zai)任何(he)一(yi)點的(de)觀(guan)測(ce)者都(dou)會看到完全(quan)一(yi)樣的(de)膨(peng)脹，從任何(he)一(yi)個(ge)星(xing)系來看，一(yi)切星(xing)系都(dou)以(yi)它為中心(xin)向四面散開(kai)，越遠的(de)星(xing)系間彼(bi)此散開(kai)的(de)速度越大。

導出過程

哈勃在導出(chu)(chu)他的(de)(de)著名定(ding)律的(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，必須(xu)取(qu)得(de)同一(yi)目標星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)兩(liang)個(ge)(ge)基(ji)本(ben)觀測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)，即(ji)星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)視向(xiang)速度(du)(du)(du)v和距(ju)(ju)離(li)(li)r，并由此(ci)確(que)定(ding)哈勃常數H0=v/r。視向(xiang)速度(du)(du)(du)可以通過(guo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)星(xing)(xing)系(xi)(xi)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜中(zhong)(zhong)譜線的(de)(de)多普(pu)勒位移來(lai)確(que)定(ding)，較為(wei)(wei)簡單。問題的(de)(de)關鍵是(shi)如何測(ce)(ce)(ce)得(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)。因為(wei)(wei)星(xing)(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)極為(wei)(wei)遙遠，三(san)角(jiao)視差法對(dui)此(ci)“鞭長(chang)莫及”，所(suo)以必須(xu)另辟蹊徑。天(tian)(tian)文學(xue)家已找到(dao)了多種測(ce)(ce)(ce)定(ding)遙遠天(tian)(tian)體距(ju)(ju)離(li)(li)的(de)(de)方法，其(qi)中(zhong)(zhong)以光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)距(ju)(ju)法的(de)(de)應用最為(wei)(wei)廣(guang)泛(fan)。對(dui)于一(yi)個(ge)(ge)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)（如恒(heng)星(xing)(xing)或星(xing)(xing)系(xi)(xi)）來(lai)說(shuo)，其(qi)實際(ji)發光(guang)(guang)(guang)(guang)本(ben)領稱為(wei)(wei)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)，這是(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)自身的(de)(de)內稟性質。而觀測(ce)(ce)(ce)者所(suo)看到(dao)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)明暗程(cheng)度(du)(du)(du)稱為(wei)(wei)亮(liang)度(du)(du)(du)，它是(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)特征(zheng)(zheng)。設一(yi)顆恒(heng)星(xing)(xing)（或其(qi)他天(tian)(tian)體）的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)L，亮(liang)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)B，距(ju)(ju)離(li)(li)為(wei)(wei)r，那么(me)只(zhi)要(yao)選取(qu)恰當的(de)(de)單位便有B=Lr-2。天(tian)(tian)文學(xue)中(zhong)(zhong)常用絕(jue)對(dui)星(xing)(xing)等(deng)M來(lai)表(biao)征(zheng)(zheng)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)，用視星(xing)(xing)等(deng)m表(biao)征(zheng)(zheng)亮(liang)度(du)(du)(du)，相(xiang)應的(de)(de)關系(xi)(xi)式為(wei)(wei)m-M=5lgr-5。m是(shi)觀測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)，只(zhi)要(yao)設法確(que)定(ding)恒(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)M，便可以導出(chu)(chu)它的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)r，這就是(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)距(ju)(ju)法的(de)(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理，所(suo)得(de)出(chu)(chu)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)(li)稱為(wei)(wei)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)(du)(du)距(ju)(ju)離(li)(li)。

那么，如何確定(ding)(ding)天(tian)體的(de)(de)(de)絕對星(xing)(xing)(xing)等(deng)（即光(guang)度）呢？又有兩條(tiao)不(bu)同的(de)(de)(de)途徑(jing)。一(yi)是(shi)設法確定(ding)(ding)某類(lei)(lei)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)所具有的(de)(de)(de)恒(heng)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)、或者變(bian)化不(bu)大的(de)(de)(de)絕對星(xing)(xing)(xing)等(deng)M，因(yin)此對于遠處未(wei)知距(ju)(ju)離(li)的(de)(de)(de)這(zhe)類(lei)(lei)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)來說(shuo)，只要(yao)測得它(ta)的(de)(de)(de)視星(xing)(xing)(xing)等(deng)m，便可推算出它(ta)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)。這(zhe)類(lei)(lei)可用(yong)于測距(ju)(ju)的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)稱為(wei)標距(ju)(ju)天(tian)體，它(ta)們的(de)(de)(de)絕對星(xing)(xing)(xing)等(deng)就是(shi)“標準燭(zhu)光(guang)”。例如，藍白(bai)色的(de)(de)(de)亮(liang)星(xing)(xing)(xing)以及稱為(wei)沃爾夫－拉葉星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)一(yi)類(lei)(lei)特殊恒(heng)星(xing)(xing)(xing)，平均絕對星(xing)(xing)(xing)等(deng)M約(yue)為(wei)-7.0，新星(xing)(xing)(xing)爆發后最(zui)(zui)明亮(liang)時也(ye)可達(da)到M≈-7.0，它(ta)們可以作為(wei)標準燭(zhu)光(guang)，其(qi)測距(ju)(ju)的(de)(de)(de)適(shi)用(yong)范圍最(zui)(zui)遠約(yue)可達(da)5000萬(wan)光(guang)年(nian)。又如天(tian)琴(qin)RR型變(bian)星(xing)(xing)(xing)達(da)到極大亮(liang)度時的(de)(de)(de)絕對星(xing)(xing)(xing)等(deng)M約(yue)為(wei)0.6，這(zhe)是(shi)另一(yi)類(lei)(lei)標距(ju)(ju)天(tian)體，其(qi)測距(ju)(ju)的(de)(de)(de)適(shi)用(yong)范圍最(zui)(zui)遠可超(chao)過300萬(wan)光(guang)年(nian)。

二是(shi)尋求“標(biao)(biao)距(ju)關(guan)系(xi)”。以(yi)造父(fu)變(bian)星(xing)為例，該類變(bian)星(xing)的(de)(de)(de)平均(jun)絕(jue)對星(xing)等(deng)(deng)M與光變(bian)周(zhou)(zhou)期P之間(jian)有著確(que)定(ding)的(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)光關(guan)系(xi)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)通過已知(zhi)(zhi)距(ju)離(li)的(de)(de)(de)近(jin)距(ju)造父(fu)變(bian)星(xing)來加(jia)以(yi)標(biao)(biao)定(ding)，其中b稱(cheng)為周(zhou)(zhou)光關(guan)系(xi)的(de)(de)(de)零點(dian)，而像造父(fu)變(bian)星(xing)周(zhou)(zhou)光關(guan)系(xi)那樣可以(yi)用來測(ce)(ce)定(ding)天體距(ju)離(li)的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)便稱(cheng)為標(biao)(biao)距(ju)關(guan)系(xi)。于是(shi)，對應(ying)于確(que)定(ding)的(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)光關(guan)系(xi)，只要測(ce)(ce)得未知(zhi)(zhi)距(ju)離(li)的(de)(de)(de)遠(yuan)(yuan)(yuan)距(ju)造父(fu)變(bian)星(xing)的(de)(de)(de)光變(bian)周(zhou)(zhou)期，便能計算出相應(ying)的(de)(de)(de)絕(jue)對星(xing)等(deng)(deng)，并進而推(tui)算出距(ju)離(li)。造父(fu)變(bian)星(xing)是(shi)一類高光度恒(heng)星(xing)，即使在相當遠(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)地(di)方也能觀測(ce)(ce)到，利用它們的(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)光關(guan)系(xi)作為標(biao)(biao)距(ju)關(guan)系(xi)，適用范圍最遠(yuan)(yuan)(yuan)也可達5000萬光年左(zuo)右。

星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)尺度與其距(ju)(ju)離相比通常是很小的(de)，可以合理地(di)認為(wei)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)中的(de)所有恒星(xing)(xing)具有相同的(de)距(ju)(ju)離，只要在星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)中證(zheng)出(chu)某類標(biao)(biao)距(ju)(ju)天體，便(bian)可以利用(yong)“標(biao)(biao)準燭光”或標(biao)(biao)距(ju)(ju)關系(xi)(xi)(xi)確定出(chu)標(biao)(biao)距(ju)(ju)天體的(de)距(ju)(ju)離，即星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)距(ju)(ju)離，而這就是當年哈勃測定目標(biao)(biao)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)距(ju)(ju)離的(de)基本思路。

但是如(ru)果“標(biao)(biao)(biao)準燭光”不(bu)很(hen)“標(biao)(biao)(biao)準”，標(biao)(biao)(biao)距(ju)(ju)關系(xi)(xi)(xi)(xi)不(bu)太精(jing)確(que)(que)(que)，或(huo)者(zhe)標(biao)(biao)(biao)距(ju)(ju)關系(xi)(xi)(xi)(xi)中的(de)(de)(de)參(can)數(shu)(shu)(shu)a和b標(biao)(biao)(biao)定(ding)有誤(wu)，則必然會給星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)距(ju)(ju)離(li)r的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)值(zhi)帶(dai)來(lai)誤(wu)差(cha)，甚至錯誤(wu)。一(yi)旦(dan)r的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)有誤(wu)，即使(shi)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)視(shi)向速(su)度v測(ce)(ce)(ce)得(de)(de)(de)很(hen)準，哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)結(jie)果必然就(jiu)(jiu)不(bu)準確(que)(que)(que)了。另一(yi)方面，由數(shu)(shu)(shu)學(xue)關系(xi)(xi)(xi)(xi)式H0 = v/ r可(ke)知(zhi)，由距(ju)(ju)離(li)測(ce)(ce)(ce)定(ding)誤(wu)差(cha)mr引(yin)起的(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)確(que)(que)(que)定(ding)誤(wu)差(cha)為(wei)m = vm r /r2，可(ke)見星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)越遠(yuan)，所得(de)(de)(de)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)就(jiu)(jiu)越精(jing)確(que)(que)(que)，這(zhe)就(jiu)(jiu)是哈(ha)勃(bo)為(wei)什么(me)要通(tong)過對遠(yuan)距(ju)(ju)離(li)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)(ce)來(lai)確(que)(que)(que)認哈(ha)勃(bo)定(ding)律(lv)并(bing)標(biao)(biao)(biao)定(ding)H0的(de)(de)(de)原因(yin)之(zhi)一(yi)。除了“標(biao)(biao)(biao)準燭光”或(huo)者(zhe)標(biao)(biao)(biao)距(ju)(ju)關系(xi)(xi)(xi)(xi)可(ke)能(neng)不(bu)嚴格所引(yin)起的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)測(ce)(ce)(ce)定(ding)誤(wu)差(cha)外(wai)，影響哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)測(ce)(ce)(ce)定(ding)結(jie)果的(de)(de)(de)另一(yi)個(ge)(ge)因(yin)素是星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)復雜(za)性。鑒于哈(ha)勃(bo)的(de)(de)(de)貢獻，天(tian)文學(xue)上把(ba)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)普遍性退行運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)稱為(wei)哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)，這(zhe)是一(yi)種遵循哈(ha)勃(bo)定(ding)律(lv)的(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)性運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)。事(shi)實上，除了參(can)與(yu)(yu)哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)外(wai)，由于局(ju)部(bu)大質量天(tian)體引(yin)力(li)場的(de)(de)(de)作用(yong)，星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)自身還有偏離(li)哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)所謂“本動(dong)(dong)(dong)(dong)”，因(yin)而在星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)(ce)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中應該包含了哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)和本動(dong)(dong)(dong)(dong)兩個(ge)(ge)部(bu)分，而后者(zhe)并(bing)不(bu)服從哈(ha)勃(bo)定(ding)律(lv)。觀(guan)測(ce)(ce)(ce)研(yan)究表(biao)明(ming)，星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)越遠(yuan)，本動(dong)(dong)(dong)(dong)部(bu)分占(zhan)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)觀(guan)測(ce)(ce)(ce)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)中的(de)(de)(de)比(bi)例越小(xiao)。從這(zhe)個(ge)(ge)角度說，為(wei)了能(neng)得(de)(de)(de)出(chu)(chu)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)參(can)與(yu)(yu)哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)速(su)度的(de)(de)(de)可(ke)靠結(jie)果，盡(jin)可(ke)能(neng)減小(xiao)本動(dong)(dong)(dong)(dong)成分的(de)(de)(de)影響，也(ye)應該用(yong)盡(jin)可(ke)能(neng)遠(yuan)的(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)來(lai)對哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)進行絕對定(ding)標(biao)(biao)(biao)。例如(ru)，后發星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)團的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)已接近1億(yi)秒差(cha)距(ju)(ju)，它的(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)主(zhu)要表(biao)現(xian)為(wei)宇宙膨(peng)脹引(yin)起的(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)流(liu)(liu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)，本動(dong)(dong)(dong)(dong)只占(zhan)很(hen)小(xiao)的(de)(de)(de)比(bi)例，由這(zhe)類天(tian)體的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)測(ce)(ce)(ce)定(ding)值(zhi)和視(shi)向速(su)度測(ce)(ce)(ce)定(ding)結(jie)果，才能(neng)得(de)(de)(de)出(chu)(chu)比(bi)較可(ke)靠的(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)(shu)(shu)。

哈勃常數

在二十世紀后半，哈勃(bo)常數H0的(de)值被估計約在50至90(km/s)/Mpc之間。

哈(ha)勃常數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)曾是個(ge)長(chang)久而激烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)爭(zheng)議主(zhu)題，Gérard de Vaucouleurs主(zhu)張其(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)應(ying)為(wei)(wei)(wei)80而Allan Sandage則認(ren)為(wei)(wei)(wei)其(qi)應(ying)為(wei)(wei)(wei)40。1996年(nian)(nian)(nian)，由JohnBahcall主(zhu)持，包(bao)含Gustav Tammann及(ji)Sidney van den Bergh的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辯論以類似早期Shapley-Curtisdebate的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)式舉(ju)行，主(zhu)題針(zhen)對上述(shu)兩個(ge)競爭(zheng)數(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)。1990年(nian)(nian)(nian)代晚期，引進(jin)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)，數(shu)值(zhi)(zhi)(zhi)差異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題被(bei)部分(fen)地解決。在(zai)(zai)(zai)此模(mo)(mo)型(xing)下，利用蘇尼亞(ya)耶(ye)夫-澤爾多維(wei)奇(qi)效應(ying)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)X光(guang)高紅移群(qun)及(ji)微波(bo)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察、宇(yu)宙(zhou)微波(bo)背(bei)景輻射(she)各向異性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)度和光(guang)學調(diao)查皆測(ce)(ce)定(ding)(ding)哈(ha)柏(bo)(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)70左右。特別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是，Hubble Key Project（由Wendy L.Freedman博士主(zhu)導(dao)，在(zai)(zai)(zai)卡(ka)內基(ji)天文臺(tai)進(jin)行）進(jin)行最精確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學測(ce)(ce)量(liang)，在(zai)(zai)(zai)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，此結果與基(ji)于蘇尼亞(ya)耶(ye)夫-澤爾多維(wei)奇(qi)效應(ying)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)銀(yin)河(he)系(xi)星(xing)群(qun)觀測(ce)(ce)所(suo)測(ce)(ce)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)H0相當一致，具有相似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精確值(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)(zai)2003年(nian)(nian)(nian)，利用WMAP所(suo)得出(chu)最高精度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)微波(bo)背(bei)景輻射(she)測(ce)(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)71±4 (km/s)/Mpc，而直(zhi)到(dao)2006年(nian)(nian)(nian)，皆以70 (km/s)/Mpc,+2.4/-3.2作為(wei)(wei)(wei)測(ce)(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)。因(yin)為(wei)(wei)(wei)1秒差距接近米，故在(zai)(zai)(zai)公制單(dan)位中H0的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)約為(wei)(wei)(wei)(m/s)/m（Hertz）。從上述(shu)三種(zhong)方法得出(chu)一致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)提供了H0測(ce)(ce)定(ding)(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)與λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)有力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)支(zhi)持。q的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)被(bei)以Ia型(xing)超(chao)新星(xing)所(suo)制定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun)燭(zhu)光(guang)觀察標準(zhun)所(suo)測(ce)(ce)量(liang)。該標準(zhun)定(ding)(ding)于1998年(nian)(nian)(nian)，其(qi)值(zhi)(zhi)(zhi)被(bei)定(ding)(ding)為(wei)(wei)(wei)負值(zhi)(zhi)(zhi)。此舉(ju)使許多天文學家感到(dao)驚訝，因(yin)為(wei)(wei)(wei)這暗(an)示(shi)著宇(yu)宙(zhou)膨脹正在(zai)(zai)(zai)“加速”（雖然哈(ha)柏(bo)(bo)因(yin)子隨時間而遞減；詳見(jian)暗(an)物質及(ji)λ-CDM模(mo)(mo)型(xing)）。

在2006年(nian)八月，利用美國國家航(hang)空航(hang)天(tian)局(ju)（NASA）的(de)Chandra X光天(tian)文(wen)臺（Chandra X-ray Observatory），來自NASA Marshall Space FlightCenter（MSFC）的(de)研究小組觀測(ce)得出哈柏常(chang)數的(de)值為77公里每(mei)秒每(mei)百(bai)(bai)萬(wan)秒差(cha)距(ju)（77km/sMpc；1百(bai)(bai)萬(wan)秒差(cha)距(ju)等于(yu)3.26百(bai)(bai)萬(wan)光年(nian)），不準(zhun)量(liang)約15%。

2009.5.7，美國宇(yu)航(hang)局NASA發布最新的(de)Hubble常(chang)數(shu)測(ce)(ce)定值(zhi)，根據對遙遠星系Ia超新星的(de)最新測(ce)(ce)量結果，常(chang)數(shu)被確(que)定為(74.2± 3.6)km/(s*Mpc)，不(bu)確(que)定度(du)進一步縮(suo)小(xiao)到5%以(yi)內(nei)。

物理意義

利(li)用(yong)哈(ha)勃(bo)定律(lv)v=H0 r，只要能確知哈(ha)勃(bo)常數(shu)H0，便可由(you)天(tian)體的(de)視向速度(du)(du)v得出其(qi)距(ju)離r，稱為(wei)宇宙學距(ju)離，這里唯一需(xu)要取得的(de)觀測資料是(shi)遠方(fang)天(tian)體的(de)視向速度(du)(du)。這樣r=v/H0 也(ye)許便是(shi)確定天(tian)體宇宙學距(ju)離的(de)最(zui)為(wei)簡(jian)單的(de)一種標(biao)距(ju)關系，但前提是(shi)哈(ha)勃(bo)常數(shu)必需(xu)已知。

p作(zuo)為(wei)天文學(xue)(xue)分(fen)支學(xue)(xue)科之一(yi)(yi)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)，主要是(shi)(shi)(shi)從(cong)大(da)(da)(da)(da)尺度(du)（甚至整(zheng)體(ti)）上(shang)(shang)(shang)研究宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構和演化，又可(ke)分(fen)為(wei)觀(guan)(guan)(guan)測宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)和理論(lun)(lun)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)模(mo)型兩(liang)(liang)方面的(de)(de)(de)內容，不過兩(liang)(liang)者(zhe)(zhe)(zhe)之間有(you)著(zhu)密(mi)切的(de)(de)(de)聯系(xi)(xi)(xi)(xi)。“大(da)(da)(da)(da)尺度(du)”結(jie)(jie)構，通常是(shi)(shi)(shi)指范圍在(zai)(zai)10Mpc（3000萬光年）以上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)物質分(fen)布情況，而(er)目前所(suo)能觀(guan)(guan)(guan)測到(dao)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)尺度(du)為(wei)1010光年量(liang)級。在(zai)(zai)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)中(zhong)，有(you)一(yi)(yi)條未能完(wan)全(quan)證實(shi)的(de)(de)(de)“公(gong)設(she)”性基(ji)本(ben)原理，即宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)原理。它(ta)(ta)的(de)(de)(de)含意(yi)是(shi)(shi)(shi)：在(zai)(zai)空(kong)間中(zhong)任(ren)意(yi)一(yi)(yi)點，以及從(cong)任(ren)意(yi)一(yi)(yi)點位置上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)任(ren)一(yi)(yi)方向(xiang)來(lai)進行(xing)(xing)觀(guan)(guan)(guan)察(cha)的(de)(de)(de)話，宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)尺度(du)圖景是(shi)(shi)(shi)沒有(you)區(qu)別(bie)的(de)(de)(de)；而(er)且(qie)對宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)各(ge)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)測者(zhe)(zhe)(zhe)來(lai)說(shuo)，他(ta)們(men)所(suo)觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)物理量(liang)和物理規律完(wan)全(quan)相(xiang)同，沒有(you)任(ren)何一(yi)(yi)個(ge)觀(guan)(guan)(guan)測者(zhe)(zhe)(zhe)會處(chu)(chu)于與眾不同的(de)(de)(de)特殊地(di)(di)位。根據宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)學(xue)(xue)原理，地(di)(di)球(qiu)上(shang)(shang)(shang)所(suo)觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)大(da)(da)(da)(da)尺度(du)圖景也能被處(chu)(chu)于任(ren)何其他(ta)天體(ti)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)測者(zhe)(zhe)(zhe)看到(dao)，這就意(yi)味著(zhu)由地(di)(di)球(qiu)觀(guan)(guan)(guan)測者(zhe)(zhe)(zhe)所(suo)發現(xian)的(de)(de)(de)哈勃定律應該同樣適用于宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)(de)任(ren)何天體(ti)。于是(shi)(shi)(shi)可(ke)以得知，在(zai)(zai)任(ren)何一(yi)(yi)個(ge)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)上(shang)(shang)(shang)，都能觀(guan)(guan)(guan)測到(dao)其他(ta)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)在(zai)(zai)作(zuo)遠(yuan)(yuan)離(li)(li)(li)該星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)退行(xing)(xing)運(yun)動(dong)，而(er)且(qie)距離(li)(li)(li)越(yue)遠(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)退行(xing)(xing)速度(du)越(yue)大(da)(da)(da)(da)。由此(ci)(ci)可(ke)以得出一(yi)(yi)個(ge)重(zhong)要的(de)(de)(de)推(tui)論(lun)(lun)：對宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)(de)任(ren)何兩(liang)(liang)個(ge)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)來(lai)說(shuo)，它(ta)(ta)們(men)都在(zai)(zai)彼此(ci)(ci)互相(xiang)遠(yuan)(yuan)離(li)(li)(li)，而(er)且(qie)星(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)間的(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)越(yue)遠(yuan)(yuan)，相(xiang)互遠(yuan)(yuan)離(li)(li)(li)的(de)(de)(de)速度(du)也越(yue)大(da)(da)(da)(da)。因此(ci)(ci)對由哈勃定律所(suo)推(tui)斷的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)述大(da)(da)(da)(da)尺度(du)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)圖景的(de)(de)(de)最簡(jian)單的(de)(de)(de)物理解釋便是(shi)(shi)(shi)整(zheng)個(ge)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)在(zai)(zai)不斷膨脹(zhang)，且(qie)這種膨脹(zhang)是(shi)(shi)(shi)均勻(yun)各(ge)向(xiang)同性的(de)(de)(de)，這正是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)(da)(da)爆炸宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)模(mo)型的(de)(de)(de)預期結(jie)(jie)果。

哈(ha)勃(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)倒(dao)數(shu)t0=r/v=H0-1具有時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)量綱，稱(cheng)為哈(ha)勃(bo)時(shi)(shi)間(jian)。既然哈(ha)勃(bo)定(ding)律是(shi)由(you)大(da)爆炸(zha)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)膨脹的(de)(de)(de)一種觀(guan)測(ce)效(xiao)應，那么(me)在過(guo)去遙遠的(de)(de)(de)某個時(shi)(shi)間(jian)，具體(ti)說(shuo)來(lai)就是(shi)在t0時(shi)(shi)間(jian)前，宇(yu)宙(zhou)中(zhong)所有的(de)(de)(de)物質必然聚(ju)集于一點(dian)，或者說(shuo)一個極小的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)范(fan)圍(wei)內。可見，一旦確定(ding)了哈(ha)勃(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)具體(ti)數(shu)值(zhi)，便可以(yi)估計(ji)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)年(nian)齡(ling)(ling)。由(you)近(jin)期測(ce)定(ding)的(de)(de)(de)哈(ha)勃(bo)常數(shu)H0=73km/（s·Mpc），可以(yi)推算出宇(yu)宙(zhou)年(nian)齡(ling)(ling)的(de)(de)(de)上限為137億年(nian)（不(bu)過(guo)有報道稱(cheng)，2006年(nian)8月一項新的(de)(de)(de)研究結(jie)果是(shi)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)年(nian)齡(ling)(ling)應為158億年(nian)，可是(shi)對(dui)此仍然存(cun)在爭議）。哈(ha)勃(bo)定(ding)律表征了宇(yu)宙(zhou)膨脹，但(dan)哈(ha)勃(bo)常數(shu)并不(bu)是(shi)宇(yu)宙(zhou)膨脹的(de)(de)(de)速(su)度(du)，而是(shi)星(xing)系(xi)間(jian)退(tui)行(xing)速(su)度(du)的(de)(de)(de)變化率。哈(ha)勃(bo)常數(shu)的(de)(de)(de)單(dan)位是(shi)每(mei)(mei)百萬(wan)秒差距(ju)、每(mei)(mei)秒公里(li)，如(ru)采用(yong)H0=73km/（s·Mpc），那么(me)星(xing)系(xi)間(jian)的(de)(de)(de)距(ju)離每(mei)(mei)增(zeng)大(da)1Mpc，星(xing)系(xi)的(de)(de)(de)相互(hu)退(tui)行(xing)速(su)度(du)便增(zeng)大(da)73公里(li)/秒。

在(zai)(zai)哈(ha)(ha)勃(bo)定(ding)律發(fa)現之(zhi)前，蘇聯數學(xue)家弗里德(de)曼(man)（A.A.Friedmann）于(yu)1922年(nian)(nian)首(shou)次(ci)論證(zheng)了宇(yu)宙(zhou)隨(sui)時間不(bu)斷膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)，從而(er)對(dui)(dui)愛因(yin)斯坦的(de)(de)(de)(de)(de)靜態宇(yu)宙(zhou)觀念提出了挑戰。比利(li)時主(zhu)教、天文學(xue)家勒梅特（G.Lemaltre）在(zai)(zai)弗里德(de)曼(man)工作的(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上，經過5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)潛心研究，于(yu)1927年(nian)(nian)提出均勻(yun)各(ge)向同性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)宇(yu)宙(zhou)模(mo)型。在(zai)(zai)這一(yi)模(mo)型中，遙遠天體的(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)移（即退行運動(dong)(dong)）起因(yin)于(yu)空間膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)，勒梅特還(huan)預言(yan)紅(hong)移的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小應(ying)該與天體的(de)(de)(de)(de)(de)距離成(cheng)正比。但是(shi)(shi)(shi)，1920年(nian)(nian)代的(de)(de)(de)(de)(de)通訊技術(shu)和學(xue)術(shu)交流(liu)遠不(bu)如現在(zai)(zai)發(fa)達，大(da)(da)洋彼岸(an)的(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃(bo)對(dui)(dui)弗里德(de)曼(man)和勒梅特的(de)(de)(de)(de)(de)理論一(yi)無所(suo)知。可(ke)見，哈(ha)(ha)勃(bo)定(ding)律的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現過程并不(bu)是(shi)(shi)(shi)刻(ke)意為了證(zheng)實膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)宇(yu)宙(zhou)模(mo)型，它完(wan)全是(shi)(shi)(shi)哈(ha)(ha)勃(bo)本(ben)人在(zai)(zai)觀測和細心分析的(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上所(suo)獲得的(de)(de)(de)(de)(de)原創性(xing)成(cheng)果。星(xing)系(xi)存在(zai)(zai)普遍性(xing)退行運動(dong)(dong)以(yi)及哈(ha)(ha)勃(bo)定(ding)律的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現，對(dui)(dui)宇(yu)宙(zhou)膨(peng)(peng)(peng)脹(zhang)及大(da)(da)爆炸宇(yu)宙(zhou)論是(shi)(shi)(shi)一(yi)個強有(you)力的(de)(de)(de)(de)(de)支持。

宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)各類天體必定形成(cheng)于宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)誕生之后，自然它們(men)的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)都(dou)(dou)不可(ke)能(neng)超過(guo)由哈勃定律推算出的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)137億(yi)年(nian)(nian)(nian)。根據(ju)恒星(xing)(xing)演化(hua)理論，可(ke)以(yi)推知最年(nian)(nian)(nian)老星(xing)(xing)系和(he)恒星(xing)(xing)的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)為(wei)(wei)100多億(yi)年(nian)(nian)(nian)；太陽現在的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)約為(wei)(wei)50億(yi)年(nian)(nian)(nian)，地球年(nian)(nian)(nian)齡(ling)約為(wei)(wei)46億(yi)年(nian)(nian)(nian)，所有(you)這(zhe)些(xie)由不同(tong)途(tu)徑測(ce)得的(de)(de)涉及(ji)各類天體年(nian)(nian)(nian)齡(ling)的(de)(de)結果(guo)，都(dou)(dou)可(ke)以(yi)按合理的(de)(de)時(shi)序(xu)一一納入大爆炸后宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)整體演化(hua)的(de)(de)框架(jia)內。盡管哈勃第(di)一篇涉及(ji)星(xing)(xing)系速度－距離關系的(de)(de)論文(wen)只有(you)短短的(de)(de)6頁，卻是人類對(dui)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)認識(shi)的(de)(de)一次飛躍(yue)。著名(ming)的(de)(de)美國宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)學(xue)家惠(hui)特(te)羅(luo)（G.J.Whitrow）把(ba)哈勃定律和(he)400年(nian)(nian)(nian)前哥白尼(ni)提出的(de)(de)日心(xin)說相提并論，在天文(wen)學(xue)史上兩(liang)者都(dou)(dou)具有(you)革(ge)命(ming)性的(de)(de)意義。盡管哈勃在他(ta)的(de)(de)這(zhe)篇開創性論文(wen)中(zhong)沒有(you)提到宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)膨脹(zhang)的(de)(de)概念，但由于他(ta)的(de)(de)重要發現，長久以(yi)來關于靜止宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)圖(tu)像終究被動態(tai)的(de)(de)膨脹(zhang)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)模型取代了。

宇宙膨脹

在1998年，來自Ia超新星標(biao)準(zhun)燭(zhu)光測量的q值(zhi)卻是負面的，令(ling)許多(duo)天(tian)文(wen)學驚訝(ya)的是宇宙的膨脹仍在「加速中(zhong)」(雖然哈柏因子會(hui)隨著(zhu)時間而衰減(jian)，參見(jian)暗(an)物質(zhi)和ΛCDM模(mo)型)。