,它离开们更近些,这样两个波峰之间距离比恒星静止时更小。这意味着,们接收到波波长比恒星静止时更短。相应地,如果光源离开们运动,们接收波波长将更长。这意味着,当恒星离开们而去时,它们光谱向红端移动(红移);而当恒星趋近们而来时,光谱则蓝移。这个称之为多普勒效应频率和速度关系是们日常所熟悉,例如们听路上来往小汽车声音:当它开过来时,它发动机音调变高(对应于声波高频率);当它通过们身边而离开时,它音调变低。光波或无线电波行为与之类似。警察就是利用多普勒效应原理,以无线电波脉冲从车上反射回来频率来测量车速。
在哈勃证明其他星系存在之后几年里,他花时间为它们距离以及观察到光谱分类。那时候大部份人相信,这些星系运动相当紊乱,所以预料会发现和红移光谱样多蓝移光谱。但是,十分令人惊异是,他发现大部份星系是红移——几乎所有都远离们而去!更惊异是1929年哈勃发表结果:甚至星系红移大小也不是杂乱无章,而是和星系离开们距离成正比。换句话讲,星系越远,则它离开们运动得越快!这表明宇宙不可能像原先人们所想像那样处于静态,而实际上是在膨胀;不同星系之间距离直在增加着。
宇宙膨胀发现是20世纪最伟大智慧g,m之。事后想起来,何以过去从来没有人想到这点?!牛顿或其他人应该会意识到,静态宇宙在引力影响下会很快开始收缩。然而现在假定宇宙正在膨胀,如果它膨胀得相当慢,引力会使之最终停止膨胀,然后开始收缩。但是,如果它膨胀得比某临界速率更快,引力则永远不足够强而使其膨胀停止,宇宙就永远继续膨胀下去。这有点像个人在地球表面引燃火箭上天时发生情形,如果火箭速度相当慢,引力将最终使之停止并折回地面;另方面,如果火箭具有比某临界值(大约每秒7英里)更高速度,引力强度不足以将其拉回,所以它将继续永远飞离地球。19世纪、18世纪甚至17世纪晚期任何时候,人们都可以从牛顿引力论预言出宇宙这个行为。然而,静态宇宙信念是如此之强,以至于直维持到20世纪早期。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时,还是如此之肯定宇宙必须是静态,以使得他在其方程中不得不引进个所谓宇宙常数来修正自己理论,使静态宇宙成为可能。爱因斯坦引入个新“反引力”,这力不像其他力那
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