第8章 膨胀的宇宙(1)[第2页/共5页]

在20年代，当天文学家开端察看其他星系中的恒星光谱时，他们发明了某些最奇特的征象：它们和我们的银河系一样具有接收的特性线族，只是统统这些线族都向光谱的红端挪动了一样的相对量。为了了解其含义，我们必须起首了解多普勒效应。正如我们已经看到的，可见光由电磁场的起伏或颠簸构成。光的波长（或者相邻波峰之间的间隔）极其藐小，约为0.0000004至0.0000008米。光的分歧波长恰是人眼当作分歧色彩的东西，最长的波长呈现在光谱的红端，而最短的波长在光谱的蓝端。现在想像在分开我们牢固的间隔处有一个光源――比方一颗恒星――以牢固的波长收回光波。明显，我们领遭到的波长和发射时的波长一样（星系的引力场没有强到足以对它产生较着的效应）。现在假定这恒星光源开端向我们活动。当光源收回第二个波峰时，它分开我们较近一些，如许两个波峰之间的间隔比恒星静止时较小。这意味着，我们领遭到的波的波长比恒星静止时较短。呼应地，如果光源分开我们活动，我们领受的波的波长将较长。这意味着，当恒星分开我们而去时，它们的光谱向红端挪动（红移），而当恒星趋近我们而来时，光谱则被蓝移。这个称作多普勒效应的频次和速率的干系是我们平常熟谙的。比方听一辆小汽车在路上驶过：当它趋近时，它的发动机的调子变高（对应于声波的短波长和高频次）；当它颠末我们身边而分开时，它的调子变低。光波或射电波的行动与之近似。

现在初看起来，关于宇宙在任何方向看起来都一样的统统证据仿佛表示，我们在宇宙中的位置有点特别。特别是，如果我们看到统统其他的星系都阔别我们而去，那仿佛我们必须在宇宙的中间。但是，还存在别的的解释：从任何其他星系上看宇宙，在任何方向上也都一样。正如我们已经看到的，这是弗里德曼的第二个假定。我们没有任何科学的证据去信赖或辩驳这个假定。我们之以是信赖它只是基于谦善：因为如果宇宙只在环绕我们的统统方向显得不异，而在环绕宇宙的其他点却并非如此，则是非常令人诧异的！在弗里德曼模型中，统统的星系都相互直接分开。这类景象很像一个画上好多斑点的气球被逐步吹胀。

在哈勃证了然其他星系存在以后的几年里，他花时候为它们的间隔编目以及察看它们的光谱。当时候大部分人都觉得，这些星系完整随机活动，以是预感会发明和红移光谱一样多的蓝移光谱。是以，当他发明大部分星系是红移的：几近统统都阔别我们而去时，确切令人非常惊奇！

究竟上，我们晓得这辐射必须穿过我们可察看到的宇宙的大部分才行进至此，并且因为它在分歧方向上都一样，如果只在大标准下，这宇宙也必须是各向同性的。现在我们晓得，不管我们朝甚么方向看，这噪声的窜改老是非常藐小：如许，彭齐亚斯和威尔逊偶然中非常切确地证明了弗里德曼的第一个假定。但是，因为宇宙并非在每一个方向上，而是在大标准的均匀上完整不异，以是微波也不成能在每一个方向上完整不异。在分歧的方向之间必须有一些小窜改。1992年宇宙背景探险者，或称为COBE，初次把它们检测到，其幅度约莫为十万分之一。固然这些窜改很小，但是正如我们将在第八章解释的，它们非常首要。