谁发现了宇宙膨胀?(上篇)

作者: 王善钦

来源: 《科学世界》2017年第8期

发布日期: 2018-07-04 17:40:52

本文介绍了埃德温·哈勃和维斯托·斯里弗在发现宇宙膨胀中的贡献,以及爱因斯坦和弗里德曼在宇宙学理论上的研究。哈勃通过观测星云的速度与距离关系,提出了哈勃定律,而斯里弗则通过光谱移动规律的观测,揭开了观测宇宙学的序幕。爱因斯坦和弗里德曼的理论为宇宙膨胀提供了理论基础,但直到哈勃的观测结果出来,宇宙膨胀的理论才被广泛接受。

伟大的天文学家埃德温·哈勃于1929年发表了一篇划时代的论文,研究了24个银河系外“星云”的速度与距离的关系,得到了著名的哈勃定律:距离越远,退行速度越大。因为这篇划时代的伟大论文,哈勃被誉为观测宇宙学之父。然而,哈勃的这篇论文至少有40%的功劳当属维斯托·斯里弗。正是他的工作,揭开了观测宇宙学的序幕。

斯里弗于1875年出生于美国印第安纳州,1901年毕业于印第安纳大学,然后被帕西瓦尔·洛威尔所雇佣,进入洛威尔天文台。在天文台工作期间,斯里弗于1903年与1909年分别获得印第安纳大学授予的硕士与博士学位。洛威尔对天上的星云很感兴趣,认为里面正在形成行星。因此他希望斯里弗去观测研究“旋涡星云”的光谱移动规律。

1912年,37岁的斯里弗获得了重大突破,根据他得到的仙女星云的4条光谱,发现了仙女星云光谱的蓝移,据此计算出仙女星云靠近地球的速度大约是300千米/秒。到1914年,斯里弗累计测定出了15个星云的光谱移动的情况。当斯里弗在美国天文学会的会议上宣布了他的结果时,在场的所有人起立,鼓掌欢呼。这个重大成果为斯里弗带来了莫大的荣誉。他于1915年成为洛威尔天文台的代理台长,1916年成为执行台长。

1915年底,阿尔伯特·爱因斯坦正式建立了广义相对论。1917年,他用广义相对论研究了宇宙学,他假定宇宙像一个球,体积有限,但没有边界。这是(现代)宇宙学的开端,2017年恰好是宇宙学诞生100周年。爱因斯坦惊讶地发现,根据他的方程得到的宇宙是不稳定的。为消除这种看似荒谬的结果,他在方程中加了一个起到排斥力作用的常数项。它的数值非常小,但足以维持宇宙静止,这就是著名的“宇宙学常数”。

这样,爱因斯坦的方程里就有了两个互相对立的成分在控制着宇宙:起吸引作用的物质和起排斥作用的宇宙学常数。二者互相平衡,宇宙保持静止。

1922年,俄国气象学家和数学家亚历山大·弗里德曼研究了爱因斯坦理论。他把宇宙学常数去掉,得到了一组方程,可以用来描述膨胀、收缩,甚至以“膨胀-收缩-膨胀……”的方式振荡着的宇宙,此后被称为“弗里德曼方程”。如果宇宙在膨胀的话,那其中的星系自然彼此远离。可惜的是,他没有把自己的理论与斯里弗的观测联系起来。

UUID: 337656b5-1a3e-4dc8-8fb8-4cde0d41e238

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/科学世界公众号-pdf2txt/2017-2018/科学世界_2018-07-04_谁发现了宇宙膨胀?(上篇).txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0057 元