科学探索|我们如何知道宇宙正在膨胀？( 二 ) 我们如何知道宇宙正在膨胀？

1924年初，哈勃写信给沙普利，表示自己在仙女座星云中发现了造父变星。沙普利立刻明白，他对宇宙的观点已经过时。到1924年底，哈勃已经在仙女座星云和其他22个螺旋星云中发现了几十个造父变星，它们之间的距离达数百万光年。大辩论结束了：宇宙是由“岛屿宇宙”组成的，这些星系相距遥远。不过，此时的宇宙仍然是静态的。
从静态宇宙到哈勃定律
同时，一些宇宙理论模型提出了与爱因斯坦相反的观点。宇宙会随着时间而改变。如果是这样的话，星系应该会在空间的拉伸下彼此原理，就像漂浮在河流中的软木塞一样。
1917年，荷兰天文学家、物理学家威廉·德西特提出，一个拥有“宇宙学常数”的空宇宙将以指数级速度膨胀。（爱因斯坦在1917年提出了一个宇宙学常数，用来抵消引力场的影响，使他的方程能有静态宇宙的解。除去此项，宇宙就会快速增长。）
1922年，俄罗斯宇宙学家亚历山大·弗里德曼提出，即使没有宇宙学常数，宇宙也可以膨胀和收缩，这取决于宇宙中含有多少物质。几年后，比利时神父兼天体物理学家乔治·勒梅特提出了一个原始原子模型，在这个模型中，宇宙从一个巨大的放射性中子球的衰变中诞生，并继续膨胀，产生星系和恒星。
这些理论或许很令人兴奋，但只有数据才能给理论注入生命。经过细致的研究，1929年，哈勃和他的助手米尔顿·赫马森宣布，他们的观测结果支持了宇宙正在膨胀的观点。哈勃确定了他所需要的标准烛光——在46个星系中那些非常明亮的恒星，甚至比造父变星还要亮。他得出结论，星系彼此远离的速度与它们的距离成正比。这种关系原先被称为哈勃定律，现在被改为哈勃-勒梅特定律，是描述宇宙如何膨胀的理论基础。
宇宙膨胀并不像炸弹爆炸
人们常常把宇宙的膨胀与炸弹的爆炸相混淆，但二者毫无相似之处。炸弹有一个爆炸中心，弹片会从这个中心点飞离，周围空间则作为背景保持固定。相比之下，宇宙的膨胀就是空间本身的膨胀，就好比你脚下的地面开始向两个方向伸展（因为地面是二维的），连同地面上的一切也开始互相远离。就像一个摆着许多课桌的教室，当地面延伸时，课桌也会移开距离。如果每张课桌都是一个星系，那么随着空间的膨胀，所有星系都会彼此远离。没有哪个比另一个更重要。
在膨胀的宇宙中，没有哪一点比其他任何一点更重要。回溯宇宙的历史，所有的点最终都汇聚在一起；那是大爆炸的时刻，发生在大约138亿年前，标志着宇宙膨胀的开始。