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所谓哈勃红移，是指光的多普勒效应和时空膨胀效应综合产生的一种现象。

现在可以认定的是，大爆炸宇宙论是从1922年开始萌芽起来的。

因为就是这一年，著名的天文学家、物理学家埃德温·哈勃开始注意到宇宙天体红移现象，这是一个惊天的突破。

这个突破预示着宇宙有一个大爆炸时刻，从那个时间开始，宇宙就一直在膨胀。

由此，一直以来科学界普遍认同的静态宇宙论破产了。这个学说认为，宇宙天体虽然遵循规律不断运动着，但宇宙本身是无边无际无始无终，一直就是这个样子，没有什么变化的。

哥白尼、伽利略、牛顿等科学大师们从来也没有怀疑这一点。

就连因发表相对论风靡世界的爱因斯坦也脱不了这个窠臼。他的引力场方程本来推断出宇宙是一个不断变化的过程，但为了迎合科学界一直以来坚持的静态宇宙观，只能在自己的场方程里加入了一个宇宙常数，以取得方程的平衡。

爱因斯坦后来验证了哈勃的宇宙学红移发现，承认自己受到传统观念禁锢，犯了错误。从此，取消了场方程中的宇宙常数。

其实导致当时科学界这种固执观念的主要根源，是对神创论批判产生的后遗症。因为宇宙有一个起点的说法与圣经说法类似，所以一旦有人提及此类问题，就会被认为是宗教神创论的死灰复燃。

用辩证唯物主义的说法就是在倒掉洗澡水时，把孩子也倒掉了。

哈勃的发现宣告了静态宇宙观的终结。

科学就是科学，科学规律一旦被发现并被验证，就不以人的意志为转移，生命力越来越旺盛。

哈勃发现星系红移现象后，经过数年持之以恒的研究，得出了一个规律：不管从哪个方向看，远方的星系都是高速远离我们，各向同性，越远越快，速度和距离有线性关系。

这就意味着在昨天，星系之间的距离比今天更近一些；前天就更近一些，以此类推，若干亿年前，这些星系应该是挤在一起的，在最开始的时刻，所有的星系都聚集在一个零点。

这就蕴含着宇宙最早是一个奇点，是一个没有体积无限小的奇点。

为什么宇宙不会是一个较大的球膨胀开来，而是一个无限小的奇点呢？

这就涉及到引力场方程了。2016年，卡尔·史瓦西根据爱因斯坦场方程得到了一个精确解，它发现任何物体都有一个质量最小临界半径，物质一旦被压缩进这个半径，就会无限坍缩。

后来人们把这个半径用史瓦西的名字命名，叫史瓦西半径。这个半径大小与质量成正比，计算公式为：

R=2GM/C²

式中，R为史瓦西半径值；G为引力常量（6.67×10-^11N·m²/kg²）；M为天体质量；C为光速。

因此凭着宇宙巨大质量，不可能是一个不大不小的球，在引力作用下，宇宙要么就是一个奇点，要么就是在巨大的能量催动下膨胀。

那么，宇宙学红移为什么会成为计算遥远星系距离的量天尺呢？

这得从声波的多普勒效应说起。

声波的多普勒效应是在1942年，奥地利数学家、物理学家克里斯琴·多普勒·约翰发现的。

声波的多普勒效应许多人都有过体验，只不过一般人没把它往这个理论上联系罢了。

这个现象就是当同一个声源，在具有一定速度向我们靠近时，我们听到的声音会更尖锐；而以一定速度离去时，声音会变得更低沉。

比如我们日常听到的汽车、火车、救护车鸣笛声音，向着我们开过来时和离开时就不一样，就有这样的效应。

这是因为声源向我们靠拢时，波长和频率受到压缩，波长就会变短，频率就会变高；反之波长就会变长，频率变低，这样声音听起来就会有变化。

这里面有一个线性关系，靠近或远离的速度越快，声音变化得就越大。因此凭着这个规律就可以计算出声源靠近或远离的速度，或者知道靠近或远离的速度，就能够计算出声波的波长和频率。

这个关系表达式为：

f=（u+v）/λ（声源靠近）或f=（u-v）/λ（声源远离）

式中，f为接收到的频率（Hz），u为波速（m），v为观察者或波源移动速度（m），λ为原有波源波长。

后来人们发现各种波都有多普勒效应，电磁波也不例外。

可见光是电磁波谱处于0.38~0.76μm波段的电磁波，当然也就有多普勒效应了。

这种效应的表现就是光谱的蓝移和红移。

可见光是一种复合光，其光谱显示出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色，当复合光通过三棱镜时会发生色散，把这些颜色的光谱解析出来。其中，红光波长最长，约0.64~0.76μm；紫光波长最短，为0.38~0.44μm。

当光源快速移动或者观测者相对光源快速移动时，靠近时光波会变短、频率会提高，因此光谱会向蓝色端移动；反之光波会变长、频率会变低，光谱就向红色端移动。

通俗的说，如果太阳高速向我们靠拢时，我们看到的太阳就白得发蓝；反之太阳就会变红。

这就是所谓的蓝移或红移。

哈勃经过长期观测研究，发现远方的星系都在红移，从而确定它们都在远离我们而去，越远红移得越厉害，就说明离开我们的速度越快。

根据星系离开速度与距离的线性关系，得出了哈勃定律。

哈勃定律表述为：v=Hd

式中，v为退行速度，单位：千米/秒（km/s）；H为哈勃常数，单位：千米/秒·百万秒差距（km/s·Mpc）；d为与观测者距离，单位：百万秒差距（Mpc）。

1个秒差距（pc）约3.26光年（ly），Mpc就是326万ly。

根据这个公式，我们变通一下，就能够得出远方星系与我们的距离，表达式调整为：

d=v/H

这样我们得到了星系的红移量，就能够计算出星系远离我们的速度，从而得到我们与这些天体的距离。

红移值用z表示，计算红移量大小的表达式为：

z=（λ-λ0）/λ0=(f0-f）/f

式中λ0为谱线本来的波长，λ为观测到的波长；f0为本来的频率，f为观测到的频率。

要计算出红移值z，就需要取得星系光谱本来波长和频率，找出特征谱线。这可以由测得的特征谱线所在波长λ和实验室中特征谱线波长对比，即可以得到该光谱是何种元素发出，从而得到λ0。

根据得到的天体红移值，就能够计算出远方天体的退行速度。

星系退行速度与红移的关系为：

z=v/c

式中z为红移值，v为退行速度，c为光速。

因此退行速度为：v=cz

类星体3C273是迄今最明亮的类星体，其测得的红移值为0.158，根据这个红移值计算可得退行速度为47400km/s。

现在我们根据哈勃定律来计算3C273类星体与我们的距离有多远：

我们先要确定哈勃常数。哈勃常数是距离我们百万秒差距处星系离开我们的速度，科学界十几年来先后测得的哈勃常数平均值约75.1km/s/Mpc。

代入哈勃定律公式：

d=v/H=47400/75.1x≈20.6

3C273类星体距离我们约20.6亿光年。

天体光谱红移这把量天尺虽然最长，但并不是最准。

人类现在已经发现130多亿光年距离的星系，这些发现都是探测到了那遥远的星光，只要有星光，就能够利用现代最精密的仪器得到其红移值。

有红移值，就能够计算出这个星系与我们的距离。

因此光谱红移是人类最长的量天尺。

但这把最长的量天尺，并不是最准确的尺子，因为其值受到遥远宇宙多种因素影响。

在宇宙空间，光谱红移本身也有三种，即多普勒红移、引力红移、宇宙学红移。

多普勒红移是指天体自行运动形成的光谱偏移现象；引力红移是大质量天体引力造成时空膨胀现象引起的光谱红移；宇宙学红移就是哈勃红移，是指宇宙膨胀导致的天体远离形成的光谱红移。

前面所说天体红移值主要就是哈勃红移值。这个红移值本身可能受到多普勒红移和引力红移的影响，有一定误差，需要综合起来考量。

因此，在测量遥远天体距离时，需要综合多种测距方式。

比如结合天体的光度，绝对星等与视星等换算、利用天体标准烛光这个标尺，如la超新星、造父变星等标准烛光综合考量等，才能够得出更为精准的距离值。

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