那些年追过的梦

儿时曾经梦想,成为中国的欧拉,或中国的爱因斯坦。成为中国第一个拿菲尔兹奖,或诺贝尔奖的人。几十年过去了,虽然美梦未能成真,然而昔日的梦,仍然似星星,闪烁在记忆里。

从小喜欢天文学,每每望着星空发呆,想知道无垠的宇宙有没有尽头?如果有尽头,到底有多大?最初的宇宙是什么样子?我们现在的宇宙年龄有多大?.......

长大了,了解了一个著名的定律:哈勃定律(Hubble'slaw):1929年,E.P.哈勃发现河外星系视向退行速度v与距离d成正比,即,

v 为退行速度,d 为星系距离,H0 为比例常数,称为哈勃常数。这个关系式称为哈勃定律(2018.10更名为哈勃–勒梅特定律)。哈勃定律中,v 以千米/秒为单位,d 以百万秒差距为单位,H 的单位是千米/(秒·百万秒差距)。

哈勃定律是测量遥远星系距离的唯一有效方法。只要测出星系谱线的红移,再换算出退行速度,便可由哈勃定律算出该星系的距离。哈勃定律中的速度和距离不是直接可以观测的量。直接观测量是红移和视星等。因此,真正来自观测、没有掺进任何假设的是红移-视星等关系。在此基础上再加上一些假设,才可得到距离-速度关系。

早在1912年,施里弗(Slipher)就得到了“星云”的光谱,结果表明许多光谱都具有多普勒(Doppler)红移,表明这些“星云”在朝远离我们的方向运动。随后人们知道,这些“星云”实际上是类似银河系一样的星系。

1929年哈勃(Edwin Hubble)对河外星系的视向速度与距离的关系进行了研究。当时只有46个河外星系的视向速度可以利用,而其中仅有24个有推算出的距离,哈勃得出了视向速度与距离之间大致的线性正比关系。现代精确观测已证实这种线性正比关系。

由哈勃定律可知:最古老的星系退行的速度最快,爱因斯达告诉我们,光速是自然界中最快的速度。于是假设退行的最大速度为光速c,因此退行的最大距离d即为宇宙的最大半径,记为 R 即有:
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