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定義發現

1912年(nian)到1922年(nian)間，美國天文學家維斯(si)(si)托·斯(si)(si)里弗觀測了41個星系(xi)的(de)光譜(pu)(pu)，發現(xian)其中的(de)36個星系(xi)的(de)光譜(pu)(pu)發生紅(hong)移，他認(ren)為這(zhe)種現(xian)象意味著這(zhe)些(xie)星系(xi)正在遠(yuan)離地球。

物理學(xue)家和數學(xue)家利用愛(ai)因斯坦(tan)場方程建立了時間(jian)和空間(jian)協調(diao)一(yi)致(zhi)的理論(lun)。將最一(yi)般的原則(ze)應用到(dao)自然(ran)的宇宙(zhou)，產生了一(yi)個動(dong)態的解決方案，與當時的靜態宇宙(zhou)的概(gai)念產生了沖突。

1927年，比利時天文學家喬治·勒梅(mei)特計算出(chu)愛因斯坦場方程的一個解(jie)，發現宇宙(zhou)在不斷(duan)地膨脹。

1929年，美國天文學家(jia)埃德溫·哈勃發表其觀測結果：距離銀河系越遠(yuan)的星系退行(xing)越快。

背景介紹

自河外星(xing)(xing)(xing)系本(ben)質(zhi)之(zhi)謎被揭開(kai)之(zhi)后(hou)，人類(lei)對(dui)(dui)宇宙的(de)(de)認識從銀(yin)河系擴展(zhan)(zhan)到了廣袤的(de)(de)星(xing)(xing)(xing)系世(shi)界，一些(xie)天文(wen)學家(jia)開(kai)始把注意(yi)力(li)轉向(xiang)星(xing)(xing)(xing)系。從1920年代(dai)后(hou)期(qi)起，哈勃(bo)本(ben)人更是(shi)利用(yong)當時世(shi)界上最(zui)大的(de)(de)威爾遜山天文(wen)臺2.5米口(kou)徑的(de)(de)望遠鏡，全力(li)從事星(xing)(xing)(xing)系的(de)(de)實測(ce)和研(yan)究工作，其(qi)中包括測(ce)定星(xing)(xing)(xing)系的(de)(de)視向(xiang)速度，以及(ji)估計星(xing)(xing)(xing)系的(de)(de)距(ju)離，前者需要對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)系進行光譜觀測(ce)，后(hou)者則必須找(zhao)到合適的(de)(de)、能用(yong)于(yu)測(ce)定星(xing)(xing)(xing)系距(ju)離的(de)(de)標距(ju)天體(ti)或(huo)標距(ju)關系。哈勃(bo)開(kai)展(zhan)(zhan)上述兩項工作的(de)(de)目的(de)(de)，是(shi)試(shi)圖探求(qiu)星(xing)(xing)(xing)系視向(xiang)速度與(yu)距(ju)離之(zhi)間是(shi)否存(cun)在某種關系。

宇(yu)宙中(zhong)所有天(tian)體都在運(yun)(yun)動(dong)(dong)，天(tian)文學上(shang)把天(tian)體空間運(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)(su)度(du)在觀(guan)測者視線方向(xiang)上(shang)的(de)(de)分量稱為(wei)(wei)天(tian)體的(de)(de)視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)。視向(xiang)速(su)(su)(su)度(du)測定(ding)的(de)(de)基礎是(shi)物(wu)理學上(shang)的(de)(de)多普勒效(xiao)應，它由奧地利物(wu)理學家(jia)多普勒（J.C.Doppler）于1842年首(shou)先發現。該效(xiao)應指(zhi)出，運(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)發出的(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)（如高(gao)(gao)速(su)(su)(su)運(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)火(huo)車的(de)(de)汽笛聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)），在靜止(zhi)觀(guan)測者聽(ting)來(lai)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)(de)。若以(yi)c表示聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)，v為(wei)(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)(su)度(du)，則(ze)靜止(zhi)觀(guan)測者實際聽(ting)到的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)所發出聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)的(de)(de)波(bo)長(chang)λ，與(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)靜止(zhi)時聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)波(bo)長(chang)λ0之間的(de)(de)關系符合(he)數學表達式（λ-λ0）/λ0=v/c，稱為(wei)(wei)多普勒效(xiao)應。因(yin)為(wei)(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)c和靜止(zhi)波(bo)長(chang)λ0是(shi)已知的(de)(de)，λ可通過(guo)實測加以(yi)確定(ding)，所以(yi)可以(yi)利用多普勒效(xiao)應測出聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)(su)度(du)v。聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)(su)度(du)越(yue)高(gao)(gao)，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)波(bo)長(chang)的(de)(de)變(bian)化(hua)越(yue)顯(xian)著。

光(guang)(guang)是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)電(dian)磁波(bo)，如果把多普勒(le)(le)效(xiao)應(ying)同樣應(ying)用于(yu)天(tian)體(ti)光(guang)(guang)線的(de)傳(chuan)播上(shang)，公式中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)c就是(shi)(shi)(shi)光(guang)(guang)速(su)，v就是(shi)(shi)(shi)天(tian)體(ti)的(de)視向(xiang)速(su)度(du)。以(yi)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)為例，通常(chang)在(zai)(zai)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)有一些(xie)吸(xi)(xi)(xi)收譜(pu)線，這是(shi)(shi)(shi)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)發(fa)出的(de)光(guang)(guang)輻射被恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)大氣中(zhong)(zhong)(zhong)各種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)吸(xi)(xi)(xi)收所造成的(de)，且特定(ding)的(de)元(yuan)(yuan)素(su)嚴(yan)格對應(ying)著特定(ding)波(bo)長(chang)的(de)若干條吸(xi)(xi)(xi)收線。只要把實測(ce)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)光(guang)(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)(zhong)某種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)吸(xi)(xi)(xi)收譜(pu)線位置(zhi)（即運動光(guang)(guang)源的(de)波(bo)長(chang)λ），與實驗室中(zhong)(zhong)(zhong)同種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)標準(zhun)譜(pu)線位置(zhi)（即靜止波(bo)長(chang)λ0）加以(yi)比較，就可(ke)(ke)以(yi)發(fa)現兩者之間會(hui)產生(sheng)一定(ding)的(de)位移Δλ=λ-λ0，即多普勒(le)(le)位移。λ0是(shi)(shi)(shi)已知的(de)，而Δλ又可(ke)(ke)以(yi)通過(guo)(guo)觀(guan)測(ce)得到，所以(yi)通過(guo)(guo)多普勒(le)(le)效(xiao)應(ying)即可(ke)(ke)推算出恒(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)視向(xiang)速(su)度(du)v，這就是(shi)(shi)(shi)確定(ding)天(tian)體(ti)視向(xiang)速(su)度(du)的(de)基本原理。據此，英國天(tian)文學家哈(ha)金斯(si)（W. Huggins）在(zai)(zai)1868年首次測(ce)得天(tian)狼(lang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)視向(xiang)速(su)度(du)為46公里/秒，且正在(zai)(zai)遠(yuan)離地(di)球(qiu)而去。

哈(ha)勃開展的(de)(de)(de)(de)(de)這項觀測研究是(shi)非常細致又(you)極(ji)為枯燥的(de)(de)(de)(de)(de)，他(ta)在(zai)相(xiang)當長的(de)(de)(de)(de)(de)一段(duan)時間內(nei)投入(ru)了(le)自己的(de)(de)(de)(de)(de)全部精力。與現(xian)代設(she)備相(xiang)比，1920年(nian)代觀測條件(jian)很(hen)簡陋，2.5米口徑望遠鏡(jing)不(bu)(bu)僅(jin)操縱起(qi)來(lai)頗為費力，而(er)且不(bu)(bu)時會出現(xian)故障。星(xing)系(xi)(xi)是(shi)非常暗(an)的(de)(de)(de)(de)(de)光源，為了(le)拍(pai)攝到它們的(de)(de)(de)(de)(de)光譜，在(zai)當時往(wang)往(wang)需要曝光達幾(ji)十(shi)分(fen)鐘乃至數小時之久，其間還必(bi)須保持對目標星(xing)系(xi)(xi)跟蹤的(de)(de)(de)(de)(de)準確(que)性(xing)。為獲取盡可(ke)能(neng)清晰的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)光譜，哈(ha)勃甚至迫不(bu)(bu)得已(yi)用自己的(de)(de)(de)(de)(de)肩膀頂(ding)起(qi)巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)(de)鏡(jing)筒。人們調侃地形容說“凍僵了(le)的(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)勃”就“像(xiang)猴子般(ban)地”成夜待在(zai)望遠鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)五樓(lou)觀測室內(nei)，“臉被暗(an)紅(hong)色的(de)(de)(de)(de)(de)燈光照得像(xiang)個丑八(ba)怪”，由此足見這位天文(wen)學(xue)大師嚴(yan)謹的(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)態(tai)度(du)和頑強拼搏的(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)精神。功(gong)夫不(bu)(bu)負有(you)(you)心人，經過幾(ji)年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)努(nu)力工(gong)作(zuo)，到1929年(nian)哈(ha)勃獲得了(le)40多(duo)個星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)光譜，結果發現(xian)這些光譜都表現(xian)出普遍性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)譜線紅(hong)移。如(ru)(ru)果這是(shi)緣于星(xing)系(xi)(xi)視向(xiang)運動而(er)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)普勒位移，則(ze)說明(ming)(ming)所(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)樣本星(xing)系(xi)(xi)都在(zai)做(zuo)遠離地球的(de)(de)(de)(de)(de)運動，且速(su)度(du)很(hen)大。這與銀(yin)河系(xi)(xi)中(zhong)恒星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)運動情況截然(ran)不(bu)(bu)同：銀(yin)河系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)光譜既有(you)(you)紅(hong)移，也(ye)有(you)(you)藍移，表明(ming)(ming)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)恒星(xing)在(zai)靠近地球，有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)遠離地球。不(bu)(bu)僅(jin)如(ru)(ru)此，由位移值所(suo)反映出的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)系(xi)(xi)運動速(su)度(du)遠遠大于恒星(xing)，前者可(ke)高達每秒(miao)數百(bai)、上千公里，甚至更大，而(er)后者通常僅(jin)為每秒(miao)幾(ji)公里或數十(shi)公里。

在設法合理地估計了(le)星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)之后，哈(ha)(ha)勃驚訝地發現，樣本中(zhong)距離(li)(li)地球越遠的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)，其譜線紅(hong)移越大，且星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)視向退(tui)行速(su)(su)度與(yu)星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)之間可(ke)表述(shu)為簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)正比(bi)(bi)例(li)函數關系(xi)：v=H0r，（v表示星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)視向速(su)(su)度，星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)為r）這就是著名的(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃定律(lv)，式中(zhong)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)系(xi)數H0稱為哈(ha)(ha)勃常數。

哈(ha)勃(bo)(bo)于1929年(nian)(nian)3月發表了(le)(le)他(ta)的(de)(de)(de)首次研(yan)究結果(guo)，盡管取得(de)了(le)(le)46個星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)(du)資(zi)料(liao)(liao)，但其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)僅有24個確(que)(que)定(ding)了(le)(le)距離(li)，且樣(yang)本星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)(du)最高(gao)不(bu)超過1200公里(li)/秒(miao)。實(shi)際上(shang)當時哈(ha)勃(bo)(bo)所導出(chu)的(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)－距離(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)并不(bu)十分明晰(xi)，個別星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)對關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)式v=H0r的(de)(de)(de)彌散比較大。后來(lai)他(ta)與另(ling)一位天(tian)文(wen)學家赫馬森（M.L.Humason）合作，又獲得(de)了(le)(le)50個星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)光譜觀(guan)(guan)測資(zi)料(liao)(liao)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)最大的(de)(de)(de)視(shi)向(xiang)速(su)度(du)(du)已接近2萬(wan)公里(li)/秒(miao)。在他(ta)們兩人(ren)于1931年(nian)(nian)根據新資(zi)料(liao)(liao)所發表的(de)(de)(de)論文(wen)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)－距離(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)得(de)到進一步(bu)確(que)(que)認，且更為清晰(xi)。1948年(nian)(nian)，他(ta)們測得(de)長蛇星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)團的(de)(de)(de)退行速(su)度(du)(du)已高(gao)達6萬(wan)公里(li)/秒(miao)，而速(su)度(du)(du)－距離(li)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)依然成(cheng)立。今天(tian)，哈(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律(lv)已被眾多的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測事實(shi)所證實(shi)，并為天(tian)文(wen)學家所公認，而且在宇宙(zhou)學研(yan)究中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)起著(zhu)特(te)別重要(yao)的(de)(de)(de)作用。有意思的(de)(de)(de)是，哈(ha)勃(bo)(bo)這位舉世公認的(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)天(tian)文(wen)學創始人(ren)始終不(bu)愿接受術(shu)語“星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)”，他(ta)在自己的(de)(de)(de)論文(wen)和報告中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一直堅持(chi)用“河外星(xing)(xing)云”來(lai)稱(cheng)呼河外星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)。因(yin)此(ci)，美國歷(li)史學家克里(li)斯琴森（G.E.Christianson）親昵地把哈(ha)勃(bo)(bo)稱(cheng)為“星(xing)(xing)云世界的(de)(de)(de)水(shui)手(shou)”，并以(yi)此(ci)作為書名，用35萬(wan)余字(zi)（中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)譯本字(zi)數(shu)）的(de)(de)(de)篇幅詳(xiang)細記述了(le)(le)哈(ha)勃(bo)(bo)的(de)(de)(de)科學生涯，特(te)別是他(ta)在星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)世界中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)長年(nian)(nian)的(de)(de)(de)辛勤勞(lao)作和做出(chu)的(de)(de)(de)不(bu)朽業績。

發展歷史

早在1912年，施里弗(Slipher)就得到(dao)了(le)“星(xing)(xing)云(yun)”的(de)(de)光(guang)譜，結(jie)果表明許多光(guang)譜都具有多普勒Doppler)紅移，表明這些“星(xing)(xing)云(yun)”在朝遠離我(wo)們的(de)(de)方(fang)向運動。隨后(hou)人們知道，這些“星(xing)(xing)云(yun)”實際上是類似銀河系(xi)一樣的(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)。

1929年哈(ha)(ha)勃(bo)(EdwinHubble)對河外(wai)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)視(shi)向(xiang)速度與(yu)距(ju)離(li)的(de)關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)進行(xing)了研究。當時只有(you)46個(ge)(ge)河外(wai)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)視(shi)向(xiang)速度可以利用，而其(qi)中僅有(you)24個(ge)(ge)有(you)推算出的(de)距(ju)離(li)，哈(ha)(ha)勃(bo)得(de)出了視(shi)向(xiang)速度與(yu)距(ju)離(li)之間大致的(de)線(xian)性正比關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)。現代精確觀測已證(zheng)實這種線(xian)性正比關(guan)(guan)系(xi)(xi)(xi)v = H0×d 其(qi)中v為(wei)退行(xing)速度，d為(wei)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)距(ju)離(li)，H0為(wei)比例常(chang)數(shu)，稱為(wei)哈(ha)(ha)勃(bo)常(chang)數(shu)。這就是著(zhu)名(ming)的(de)哈(ha)(ha)勃(bo)定律。

哈勃定律揭(jie)示宇宙是在不斷膨脹的(de)(de)。這種(zhong)膨脹是一(yi)(yi)種(zhong)全空間(jian)的(de)(de)均勻膨脹。因此(ci)，在任(ren)(ren)何一(yi)(yi)點(dian)的(de)(de)觀測者都(dou)(dou)會看到完全一(yi)(yi)樣的(de)(de)膨脹，從任(ren)(ren)何一(yi)(yi)個星系來看，一(yi)(yi)切(qie)星系都(dou)(dou)以它為中心向四(si)面散(san)開，越(yue)遠的(de)(de)星系間(jian)彼此(ci)散(san)開的(de)(de)速(su)度越(yue)大。

導出過程

哈(ha)勃在導(dao)出(chu)(chu)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)名定(ding)律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)，必(bi)須取得(de)同一(yi)目標(biao)星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個基(ji)(ji)本觀測(ce)(ce)量(liang)，即星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)視(shi)向速度(du)(du)(du)v和(he)距(ju)(ju)(ju)(ju)離r，并由(you)此(ci)確(que)定(ding)哈(ha)勃常數H0=v/r。視(shi)向速度(du)(du)(du)可以(yi)通(tong)過測(ce)(ce)量(liang)星(xing)系(xi)(xi)光(guang)(guang)譜中(zhong)譜線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多普勒(le)位移來(lai)確(que)定(ding)，較為(wei)簡單。問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵是(shi)如何測(ce)(ce)得(de)星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離。因為(wei)星(xing)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離極為(wei)遙遠，三角視(shi)差(cha)法(fa)(fa)(fa)對(dui)此(ci)“鞭長(chang)莫及”，所以(yi)必(bi)須另辟蹊徑。天(tian)(tian)文學家已找到(dao)了多種(zhong)測(ce)(ce)定(ding)遙遠天(tian)(tian)體(ti)距(ju)(ju)(ju)(ju)離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)，其中(zhong)以(yi)光(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)距(ju)(ju)(ju)(ju)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)最為(wei)廣泛。對(dui)于一(yi)個光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)（如恒星(xing)或星(xing)系(xi)(xi)）來(lai)說，其實際(ji)發光(guang)(guang)本領(ling)稱為(wei)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)度(du)(du)(du)，這是(shi)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內稟性質。而觀測(ce)(ce)者所看到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)暗(an)程(cheng)度(du)(du)(du)稱為(wei)亮(liang)度(du)(du)(du)，它(ta)(ta)是(shi)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)特(te)征。設(she)一(yi)顆恒星(xing)（或其他(ta)天(tian)(tian)體(ti)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)度(du)(du)(du)為(wei)L，亮(liang)度(du)(du)(du)為(wei)B，距(ju)(ju)(ju)(ju)離為(wei)r，那么只要選(xuan)取恰當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單位便(bian)(bian)有(you)B=Lr-2。天(tian)(tian)文學中(zhong)常用(yong)絕對(dui)星(xing)等M來(lai)表(biao)征光(guang)(guang)度(du)(du)(du)，用(yong)視(shi)星(xing)等m表(biao)征亮(liang)度(du)(du)(du)，相應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)式為(wei)m-M=5lgr-5。m是(shi)觀測(ce)(ce)量(liang)，只要設(she)法(fa)(fa)(fa)確(que)定(ding)恒星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)M，便(bian)(bian)可以(yi)導(dao)出(chu)(chu)它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離r，這就是(shi)光(guang)(guang)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)距(ju)(ju)(ju)(ju)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)本原理(li)，所得(de)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)離稱為(wei)光(guang)(guang)度(du)(du)(du)距(ju)(ju)(ju)(ju)離。

那(nei)么，如(ru)何確定(ding)天體(ti)的(de)(de)(de)絕(jue)對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等（即光(guang)度）呢？又有兩條不同的(de)(de)(de)途徑。一(yi)是設(she)法(fa)確定(ding)某類恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)所具有的(de)(de)(de)恒(heng)定(ding)的(de)(de)(de)、或者變(bian)化不大的(de)(de)(de)絕(jue)對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等M，因此(ci)對(dui)(dui)于(yu)遠處未知距離的(de)(de)(de)這類恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)來說(shuo)，只要測(ce)(ce)得它(ta)的(de)(de)(de)視(shi)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等m，便可(ke)(ke)推算出它(ta)的(de)(de)(de)距離。這類可(ke)(ke)用于(yu)測(ce)(ce)距的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)稱為(wei)標距天體(ti)，它(ta)們(men)的(de)(de)(de)絕(jue)對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等就(jiu)是“標準燭光(guang)”。例(li)如(ru)，藍(lan)白色(se)的(de)(de)(de)亮星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)以(yi)及稱為(wei)沃爾夫(fu)－拉葉星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)一(yi)類特殊恒(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，平均絕(jue)對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等M約(yue)為(wei)-7.0，新(xin)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)爆發后最明亮時也可(ke)(ke)達到M≈-7.0，它(ta)們(men)可(ke)(ke)以(yi)作為(wei)標準燭光(guang)，其測(ce)(ce)距的(de)(de)(de)適(shi)用范圍最遠約(yue)可(ke)(ke)達5000萬(wan)光(guang)年(nian)。又如(ru)天琴RR型(xing)變(bian)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)達到極(ji)大亮度時的(de)(de)(de)絕(jue)對(dui)(dui)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等M約(yue)為(wei)0.6，這是另一(yi)類標距天體(ti)，其測(ce)(ce)距的(de)(de)(de)適(shi)用范圍最遠可(ke)(ke)超過300萬(wan)光(guang)年(nian)。

二是尋求“標(biao)距(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)”。以造(zao)(zao)父(fu)變星(xing)(xing)為(wei)例，該類變星(xing)(xing)的(de)(de)平(ping)均絕對(dui)星(xing)(xing)等M與光(guang)(guang)變周(zhou)期P之間(jian)有著確定的(de)(de)周(zhou)光(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)M=a lgP+b，其中P是可(ke)(ke)觀(guan)測(ce)量(liang)，a和b為(wei)常參數，可(ke)(ke)以通(tong)過已知距(ju)離的(de)(de)近距(ju)造(zao)(zao)父(fu)變星(xing)(xing)來加以標(biao)定，其中b稱為(wei)周(zhou)光(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)零點，而像造(zao)(zao)父(fu)變星(xing)(xing)周(zhou)光(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)那(nei)樣可(ke)(ke)以用來測(ce)定天體距(ju)離的(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)便稱為(wei)標(biao)距(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)。于(yu)是，對(dui)應于(yu)確定的(de)(de)周(zhou)光(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)，只要(yao)測(ce)得未知距(ju)離的(de)(de)遠(yuan)距(ju)造(zao)(zao)父(fu)變星(xing)(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)變周(zhou)期，便能計算出相應的(de)(de)絕對(dui)星(xing)(xing)等，并進而推(tui)算出距(ju)離。造(zao)(zao)父(fu)變星(xing)(xing)是一類高光(guang)(guang)度恒(heng)星(xing)(xing)，即使在相當遠(yuan)的(de)(de)地方也能觀(guan)測(ce)到，利用它們的(de)(de)周(zhou)光(guang)(guang)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)作為(wei)標(biao)距(ju)關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)，適(shi)用范圍(wei)最遠(yuan)也可(ke)(ke)達5000萬光(guang)(guang)年(nian)左右。

星系的(de)(de)尺(chi)度(du)與其距離(li)相比通(tong)常是很小的(de)(de)，可以合理地(di)認為星系中(zhong)的(de)(de)所有(you)恒星具有(you)相同的(de)(de)距離(li)，只要在(zai)星系中(zhong)證出某(mou)類標距天體，便可以利用(yong)“標準燭光(guang)”或標距關系確定(ding)(ding)出標距天體的(de)(de)距離(li)，即星系的(de)(de)距離(li)，而這就是當年哈勃測定(ding)(ding)目標星系距離(li)的(de)(de)基(ji)本(ben)思(si)路。

但(dan)是如(ru)果(guo)“標(biao)準(zhun)燭光”不很(hen)“標(biao)準(zhun)”，標(biao)距關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)不太精(jing)確(que)(que)(que)，或者(zhe)標(biao)距關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)參數(shu)(shu)a和b標(biao)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有(you)誤(wu)(wu)，則(ze)必然(ran)(ran)會給星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)距離(li)(li)(li)r的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值(zhi)帶來(lai)誤(wu)(wu)差(cha)，甚至錯誤(wu)(wu)。一旦r的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)有(you)誤(wu)(wu)，即使星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)視(shi)向(xiang)速(su)(su)度(du)v測(ce)(ce)(ce)(ce)得(de)(de)很(hen)準(zhun)，哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)果(guo)必然(ran)(ran)就不準(zhun)確(que)(que)(que)了。另一方面，由(you)(you)數(shu)(shu)學關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)式H0 = v/ r可(ke)知(zhi)，由(you)(you)距離(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)mr引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)確(que)(que)(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)為m = vm r /r2，可(ke)見星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)越(yue)遠，所得(de)(de)出的(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)就越(yue)精(jing)確(que)(que)(que)，這(zhe)(zhe)就是哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)為什么要通過對遠距離(li)(li)(li)星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)來(lai)確(que)(que)(que)認(ren)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)并(bing)標(biao)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)H0的(de)(de)(de)(de)原因之一。除了“標(biao)準(zhun)燭光”或者(zhe)標(biao)距關(guan)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)可(ke)能不嚴格(ge)所引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)誤(wu)(wu)差(cha)外(wai)，影響哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)另一個(ge)因素(su)是星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)復雜(za)性(xing)。鑒于哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)貢(gong)獻，天文學上把星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)普遍性(xing)退(tui)行運(yun)動(dong)(dong)稱為哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流，這(zhe)(zhe)是一種遵(zun)循哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)性(xing)運(yun)動(dong)(dong)。事實上，除了參與(yu)(yu)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)外(wai)，由(you)(you)于局(ju)部大質量天體(ti)引力場的(de)(de)(de)(de)作用，星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)自身還有(you)偏離(li)(li)(li)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)所謂“本(ben)動(dong)(dong)”，因而(er)在星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)運(yun)動(dong)(dong)中(zhong)應該包含了哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)和本(ben)動(dong)(dong)兩個(ge)部分(fen)(fen)，而(er)后者(zhe)并(bing)不服從哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)律(lv)。觀測(ce)(ce)(ce)(ce)研究(jiu)表明，星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)越(yue)遠，本(ben)動(dong)(dong)部分(fen)(fen)占星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)運(yun)動(dong)(dong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例越(yue)小。從這(zhe)(zhe)個(ge)角(jiao)度(du)說，為了能得(de)(de)出星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)參與(yu)(yu)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠結(jie)果(guo)，盡(jin)可(ke)能減(jian)小本(ben)動(dong)(dong)成分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)影響，也應該用盡(jin)可(ke)能遠的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)來(lai)對哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)進行絕對定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)標(biao)。例如(ru)，后發星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)團的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)已接近1億秒差(cha)距，它(ta)的(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)主要表現為宇宙(zhou)膨脹引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)流運(yun)動(dong)(dong)，本(ben)動(dong)(dong)只占很(hen)小的(de)(de)(de)(de)比(bi)例，由(you)(you)這(zhe)(zhe)類天體(ti)的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)值(zhi)和視(shi)向(xiang)速(su)(su)度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)結(jie)果(guo)，才能得(de)(de)出比(bi)較可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)常(chang)(chang)(chang)數(shu)(shu)。

哈勃常數

在二十(shi)世紀后半，哈勃常數H0的值被估(gu)計約在50至(zhi)90(km/s)/Mpc之間(jian)。

哈(ha)勃常(chang)數的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)曾是個長久而(er)激烈(lie)的(de)(de)(de)(de)爭(zheng)議主(zhu)(zhu)題(ti)，Gérard de Vaucouleurs主(zhu)(zhu)張(zhang)其(qi)值(zhi)(zhi)應為(wei)(wei)80而(er)Allan Sandage則(ze)認為(wei)(wei)其(qi)應為(wei)(wei)40。1996年(nian)，由JohnBahcall主(zhu)(zhu)持，包含Gustav Tammann及Sidney van den Bergh的(de)(de)(de)(de)辯(bian)論(lun)以類(lei)似早期Shapley-Curtisdebate的(de)(de)(de)(de)模式(shi)舉行，主(zhu)(zhu)題(ti)針(zhen)對上述兩(liang)個競爭(zheng)數值(zhi)(zhi)。1990年(nian)代晚(wan)期，引進(jin)(jin)宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)λ-CDM模型(xing)，數值(zhi)(zhi)差(cha)異的(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)被(bei)部分地解決。在(zai)(zai)此模型(xing)下，利用(yong)(yong)蘇尼亞耶(ye)夫-澤(ze)爾多(duo)(duo)維奇效應進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)(de)X光(guang)高紅移群及微(wei)波(bo)(bo)波(bo)(bo)長的(de)(de)(de)(de)觀察、宇(yu)宙微(wei)波(bo)(bo)背(bei)景(jing)輻射各向異性的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)度和光(guang)學調查皆(jie)測(ce)(ce)定(ding)哈(ha)柏常(chang)數的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)70左右。特別的(de)(de)(de)(de)是，Hubble Key Project（由Wendy L.Freedman博士主(zhu)(zhu)導，在(zai)(zai)卡內基天(tian)(tian)文(wen)臺進(jin)(jin)行）進(jin)(jin)行最精(jing)確的(de)(de)(de)(de)光(guang)學測(ce)(ce)量(liang)(liang)，在(zai)(zai)2001年(nian)五(wu)月發(fa)表其(qi)最終估(gu)計值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)72±8(km/s)/Mpc，此結(jie)果與基于蘇尼亞耶(ye)夫-澤(ze)爾多(duo)(duo)維奇效應進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)(de)銀河(he)系星(xing)群觀測(ce)(ce)所測(ce)(ce)出的(de)(de)(de)(de)H0相當一致(zhi)，具有(you)相似的(de)(de)(de)(de)精(jing)確值(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)2003年(nian)，利用(yong)(yong)WMAP所得出最高精(jing)度的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙微(wei)波(bo)(bo)背(bei)景(jing)輻射測(ce)(ce)定(ding)值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)71±4 (km/s)/Mpc，而(er)直到(dao)2006年(nian)，皆(jie)以70 (km/s)/Mpc,+2.4/-3.2作(zuo)為(wei)(wei)測(ce)(ce)定(ding)值(zhi)(zhi)。因(yin)(yin)為(wei)(wei)1秒差(cha)距接(jie)近(jin)米，故(gu)在(zai)(zai)公制(zhi)(zhi)單位中H0的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)約為(wei)(wei)(m/s)/m（Hertz）。從上述三種方法得出一致(zhi)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)值(zhi)(zhi)提(ti)供了H0測(ce)(ce)定(ding)值(zhi)(zhi)與λ-CDM模型(xing)有(you)力的(de)(de)(de)(de)支持。q的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)被(bei)以Ia型(xing)超新星(xing)所制(zhi)(zhi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)標準燭光(guang)觀察標準所測(ce)(ce)量(liang)(liang)。該標準定(ding)于1998年(nian)，其(qi)值(zhi)(zhi)被(bei)定(ding)為(wei)(wei)負值(zhi)(zhi)。此舉使許多(duo)(duo)天(tian)(tian)文(wen)學家感到(dao)驚訝，因(yin)(yin)為(wei)(wei)這(zhe)暗示(shi)著宇(yu)宙膨脹正在(zai)(zai)“加速”（雖然哈(ha)柏因(yin)(yin)子隨時間(jian)而(er)遞減；詳見暗物質及λ-CDM模型(xing)）。

在2006年八月，利用美國(guo)國(guo)家航空航天局（NASA）的(de)(de)Chandra X光天文(wen)臺（Chandra X-ray Observatory），來自NASA Marshall Space FlightCenter（MSFC）的(de)(de)研究小組觀(guan)測(ce)得出哈柏常(chang)數的(de)(de)值為77公里每秒每百萬秒差距（77km/sMpc；1百萬秒差距等(deng)于3.26百萬光年），不準量約(yue)15%。

2009.5.7，美(mei)國宇航局NASA發布最新(xin)的(de)Hubble常數測定值，根(gen)據對(dui)遙遠(yuan)星(xing)系Ia超新(xin)星(xing)的(de)最新(xin)測量結(jie)果(guo)，常數被確定為(74.2± 3.6)km/(s*Mpc)，不確定度(du)進(jin)一步(bu)縮小(xiao)到5%以內。

物理意義

利用哈勃(bo)定(ding)律v=H0 r，只(zhi)要(yao)能確(que)知(zhi)哈勃(bo)常(chang)(chang)數(shu)H0，便(bian)可由天體(ti)的(de)視(shi)向(xiang)速(su)度v得出其距(ju)(ju)離(li)r，稱為(wei)宇宙(zhou)學(xue)距(ju)(ju)離(li)，這里唯一需要(yao)取得的(de)觀測(ce)資料是遠(yuan)方天體(ti)的(de)視(shi)向(xiang)速(su)度。這樣r=v/H0 也許(xu)便(bian)是確(que)定(ding)天體(ti)宇宙(zhou)學(xue)距(ju)(ju)離(li)的(de)最為(wei)簡單的(de)一種(zhong)標距(ju)(ju)關系，但前(qian)提是哈勃(bo)常(chang)(chang)數(shu)必需已(yi)知(zhi)。

p作為(wei)(wei)天文(wen)學(xue)分(fen)支學(xue)科之(zhi)一(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)，主要是(shi)(shi)從大(da)尺(chi)度(du)(du)(du)（甚至整體(ti)）上(shang)研(yan)究(jiu)宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構和(he)演化，又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)和(he)理(li)(li)論宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)模型(xing)兩(liang)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內容，不(bu)過兩(liang)者(zhe)(zhe)之(zhi)間(jian)有著(zhu)密切的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聯系(xi)。“大(da)尺(chi)度(du)(du)(du)”結(jie)構，通常是(shi)(shi)指(zhi)范圍在10Mpc（3000萬光年）以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)物(wu)(wu)質分(fen)布情況，而目前所(suo)(suo)能(neng)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)尺(chi)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)1010光年量(liang)級。在宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)中，有一(yi)(yi)(yi)(yi)條未能(neng)完全證實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“公設”性基本原理(li)(li)，即宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)原理(li)(li)。它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含意(yi)是(shi)(shi)：在空(kong)間(jian)中任(ren)(ren)意(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)點(dian)，以(yi)(yi)及從任(ren)(ren)意(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)點(dian)位置上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)一(yi)(yi)(yi)(yi)方向來進行(xing)觀(guan)(guan)(guan)(guan)察(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)話，宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)尺(chi)度(du)(du)(du)圖(tu)景(jing)是(shi)(shi)沒有區別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)；而且(qie)對(dui)宇(yu)(yu)宙(zhou)中各處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者(zhe)(zhe)來說，他(ta)們(men)所(suo)(suo)觀(guan)(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)量(liang)和(he)物(wu)(wu)理(li)(li)規(gui)律(lv)完全相同(tong)，沒有任(ren)(ren)何一(yi)(yi)(yi)(yi)個觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者(zhe)(zhe)會處于(yu)(yu)與(yu)眾不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特殊(shu)地位。根(gen)據宇(yu)(yu)宙(zhou)學(xue)原理(li)(li)，地球上(shang)所(suo)(suo)觀(guan)(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)大(da)尺(chi)度(du)(du)(du)圖(tu)景(jing)也能(neng)被處于(yu)(yu)任(ren)(ren)何其他(ta)天體(ti)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者(zhe)(zhe)看(kan)到(dao)，這(zhe)就意(yi)味著(zhu)由地球觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)者(zhe)(zhe)所(suo)(suo)發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)哈勃定律(lv)應該同(tong)樣(yang)適(shi)用于(yu)(yu)宇(yu)(yu)宙(zhou)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)何天體(ti)。于(yu)(yu)是(shi)(shi)可(ke)以(yi)(yi)得知，在任(ren)(ren)何一(yi)(yi)(yi)(yi)個星(xing)(xing)系(xi)上(shang)，都能(neng)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)到(dao)其他(ta)星(xing)(xing)系(xi)在作遠(yuan)離(li)(li)該星(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)退行(xing)運動，而且(qie)距離(li)(li)越(yue)(yue)(yue)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)退行(xing)速度(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)大(da)。由此(ci)可(ke)以(yi)(yi)得出一(yi)(yi)(yi)(yi)個重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推論：對(dui)宇(yu)(yu)宙(zhou)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)何兩(liang)個星(xing)(xing)系(xi)來說，它們(men)都在彼此(ci)互相遠(yuan)離(li)(li)，而且(qie)星(xing)(xing)系(xi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)越(yue)(yue)(yue)遠(yuan)，相互遠(yuan)離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)也越(yue)(yue)(yue)大(da)。因此(ci)對(dui)由哈勃定律(lv)所(suo)(suo)推斷(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)述大(da)尺(chi)度(du)(du)(du)宇(yu)(yu)宙(zhou)圖(tu)景(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)解釋(shi)便是(shi)(shi)整個宇(yu)(yu)宙(zhou)在不(bu)斷(duan)膨脹，且(qie)這(zhe)種膨脹是(shi)(shi)均勻各向同(tong)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，這(zhe)正是(shi)(shi)大(da)爆炸宇(yu)(yu)宙(zhou)模型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)期結(jie)果(guo)。

哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)倒數(shu)(shu)t0=r/v=H0-1具有時間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)量綱，稱(cheng)為(wei)哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)時間(jian)(jian)(jian)。既然哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律是由大爆炸引起的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)觀測效(xiao)應，那(nei)么(me)在過去遙遠的(de)(de)(de)(de)(de)某個(ge)時間(jian)(jian)(jian)，具體說(shuo)來(lai)就是在t0時間(jian)(jian)(jian)前，宇(yu)宙(zhou)中所(suo)有的(de)(de)(de)(de)(de)物質必然聚集于一點(dian)，或(huo)者說(shuo)一個(ge)極(ji)小的(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)(jian)(jian)范圍內。可(ke)見，一旦確定(ding)了哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)具體數(shu)(shu)值，便(bian)可(ke)以估計宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡。由近期測定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數(shu)(shu)H0=73km/（s·Mpc），可(ke)以推算出宇(yu)宙(zhou)年(nian)(nian)(nian)齡的(de)(de)(de)(de)(de)上限為(wei)137億(yi)年(nian)(nian)(nian)（不過有報(bao)道(dao)稱(cheng)，2006年(nian)(nian)(nian)8月一項新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結果是宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡應為(wei)158億(yi)年(nian)(nian)(nian)，可(ke)是對此(ci)仍然存(cun)在爭議）。哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律表征了宇(yu)宙(zhou)膨脹，但哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數(shu)(shu)并(bing)不是宇(yu)宙(zhou)膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)，而(er)是星(xing)系間(jian)(jian)(jian)退行速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化率。哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)常數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)單位是每百(bai)萬秒(miao)差距、每秒(miao)公(gong)里(li)，如(ru)采用H0=73km/（s·Mpc），那(nei)么(me)星(xing)系間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距離每增大1Mpc，星(xing)系的(de)(de)(de)(de)(de)相互退行速度(du)便(bian)增大73公(gong)里(li)/秒(miao)。

在(zai)哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律(lv)(lv)發(fa)(fa)現之(zhi)前，蘇聯數(shu)學家(jia)弗(fu)(fu)里德(de)曼(man)（A.A.Friedmann）于(yu)1922年(nian)首次論(lun)證(zheng)了(le)(le)宇(yu)宙隨時間(jian)不(bu)斷膨脹(zhang)的(de)(de)(de)可能性(xing)，從而對(dui)(dui)愛因(yin)斯坦的(de)(de)(de)靜態宇(yu)宙觀(guan)念(nian)提(ti)出了(le)(le)挑戰。比利時主教、天文學家(jia)勒(le)梅特（G.Lemaltre）在(zai)弗(fu)(fu)里德(de)曼(man)工作的(de)(de)(de)基礎上，經(jing)過5年(nian)的(de)(de)(de)潛心(xin)研究，于(yu)1927年(nian)提(ti)出均(jun)勻(yun)各向同性(xing)的(de)(de)(de)膨脹(zhang)宇(yu)宙模(mo)型(xing)(xing)。在(zai)這一(yi)模(mo)型(xing)(xing)中，遙遠(yuan)天體的(de)(de)(de)紅移（即退行(xing)運(yun)動）起因(yin)于(yu)空間(jian)膨脹(zhang)，勒(le)梅特還預言紅移的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)應該與天體的(de)(de)(de)距離成(cheng)正比。但(dan)是，1920年(nian)代的(de)(de)(de)通(tong)訊技術和(he)學術交流遠(yuan)不(bu)如現在(zai)發(fa)(fa)達，大(da)洋彼岸的(de)(de)(de)哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)對(dui)(dui)弗(fu)(fu)里德(de)曼(man)和(he)勒(le)梅特的(de)(de)(de)理(li)論(lun)一(yi)無(wu)所知。可見，哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律(lv)(lv)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現過程并不(bu)是刻意為了(le)(le)證(zheng)實膨脹(zhang)宇(yu)宙模(mo)型(xing)(xing)，它完全是哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)本(ben)人(ren)在(zai)觀(guan)測和(he)細心(xin)分(fen)析的(de)(de)(de)基礎上所獲得的(de)(de)(de)原創(chuang)性(xing)成(cheng)果。星(xing)系存在(zai)普遍性(xing)退行(xing)運(yun)動以及(ji)哈(ha)(ha)(ha)勃(bo)(bo)定(ding)律(lv)(lv)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現，對(dui)(dui)宇(yu)宙膨脹(zhang)及(ji)大(da)爆炸(zha)宇(yu)宙論(lun)是一(yi)個強有(you)力的(de)(de)(de)支持(chi)。

宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)類(lei)(lei)天體必(bi)定形成于(yu)(yu)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)誕生之(zhi)后(hou)，自然它們的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)都不(bu)可(ke)能(neng)超(chao)過由(you)哈(ha)勃定律推算出的(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)137億年(nian)(nian)(nian)。根據恒星(xing)演(yan)化理(li)論(lun)，可(ke)以(yi)推知最年(nian)(nian)(nian)老星(xing)系(xi)和恒星(xing)的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)為100多億年(nian)(nian)(nian)；太陽(yang)現在(zai)的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)約為50億年(nian)(nian)(nian)，地球年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)約為46億年(nian)(nian)(nian)，所有這些(xie)由(you)不(bu)同途徑測(ce)得的(de)(de)(de)(de)涉及(ji)各(ge)(ge)類(lei)(lei)天體年(nian)(nian)(nian)齡(ling)(ling)(ling)的(de)(de)(de)(de)結果，都可(ke)以(yi)按合理(li)的(de)(de)(de)(de)時序一(yi)一(yi)納入(ru)大爆炸后(hou)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)整體演(yan)化的(de)(de)(de)(de)框架(jia)內(nei)。盡(jin)管哈(ha)勃第一(yi)篇(pian)(pian)涉及(ji)星(xing)系(xi)速度－距離關系(xi)的(de)(de)(de)(de)論(lun)文(wen)(wen)(wen)只有短(duan)短(duan)的(de)(de)(de)(de)6頁，卻是人類(lei)(lei)對宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)認(ren)識的(de)(de)(de)(de)一(yi)次飛躍。著名的(de)(de)(de)(de)美國宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)學家(jia)惠特羅（G.J.Whitrow）把哈(ha)勃定律和400年(nian)(nian)(nian)前(qian)哥白尼提(ti)出的(de)(de)(de)(de)日(ri)心說(shuo)相提(ti)并(bing)論(lun)，在(zai)天文(wen)(wen)(wen)學史(shi)上兩者都具有革命性的(de)(de)(de)(de)意義。盡(jin)管哈(ha)勃在(zai)他的(de)(de)(de)(de)這篇(pian)(pian)開創性論(lun)文(wen)(wen)(wen)中(zhong)沒有提(ti)到宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)膨脹的(de)(de)(de)(de)概念，但由(you)于(yu)(yu)他的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要發(fa)現，長久以(yi)來關于(yu)(yu)靜止宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)圖像終究被動態的(de)(de)(de)(de)膨脹宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)模(mo)型取代了。

宇宙膨脹

在(zai)1998年，來自(zi)Ia超新星標準(zhun)燭(zhu)光(guang)測(ce)量的q值卻是負(fu)面(mian)的，令(ling)許多天文學(xue)驚訝的是宇宙的膨脹仍在(zai)「加速(su)中(zhong)」(雖(sui)然哈(ha)柏因(yin)子會隨著時間而衰減，參見(jian)暗物質和ΛCDM模(mo)型)。