哈勃定律

1920年代，測量遙遠星系的天文學家注意到一件怪事：幾乎每個星系的光都向紅端偏移，彷彿它正衝著我們遠去，而且星系越遠，似乎逃得越快。哈勃定律就是愛德溫·哈勃從中歸納出的簡單規律：一個星系的退行速度與它的距離成正比。距離翻倍，速度翻倍；距離十倍，速度十倍。

寫成公式不過是 v = H0 d，其中 v 是星系退行的快慢，d 是它的距離，H0（哈勃常數）是定下速率的比例常數。這些數字很大：一個在一億光年外的星系，退行速度大致約為每秒2,000千米。這條整齊的直線關係，正是空間均勻膨脹所預言的——如果所有距離每一秒都按相同的百分比增長，那麼更遠的兩點就必然以成比例更快的速度分離。因此哈勃定律絕不是我們身處特殊中心的證據；任何星系裡的觀測者都會測到同樣的定律，因為每個人看到的是同一場膨脹。

哈勃定律是宇宙在膨脹的第一項有力觀測證據，往回推則指向一個又熱又密的開端。它也是宇宙學日常的主力工具：測出一個遙遠星系的紅移，哈勃定律就把它換算成距離，我們正是這樣把宇宙測繪到數十億光年之外。一句提醒：這條定律是平滑的平均。近處的星系還各有自己的隨機運動和重力牽扯（比如仙女座星系其實正朝我們靠近），所以只有當星系遠到膨脹主導其運動時，乾淨的 v = H0 d 關係才會顯現。