把方程对准万物
到目前为止，我们每次只把广义相对论对准一个沉重的东西——一颗恒星、一颗行星、一个黑洞。但方程并不在乎盒子有多大。如果你把整个宇宙都装满物质、抹得处处均匀，再去问几何它必须怎么办，会发生什么？你得到的是宇宙学：把宇宙当作单一对象来研究，从这一端到那一端都由引力支配。落出的那个惊人答案是：宇宙无法静止不动。
为了让问题可解，宇宙学家依靠一个朴素却有力的假设：在最大的尺度上——把数以百万计的星系平均起来——宇宙看上去处处一样、各方向也一样。没有特殊的中心，没有特殊的边缘，没有任何享有特权的地点。我们把这叫做宇宙学原理。它是一个古老而令人谦卑的教训的现代回响：地球不是太阳系的中心，太阳不是银河系的中心，我们的星系也不是宇宙的中心。
哈勃定律：越远，退得越快
1920 年代，埃德温·哈勃测量了遥远星系的距离，以及它们光的颜色。几乎每个星系的光都朝红端偏移——一种红移——意味着它正飞速远离我们。而这个规律简单得惊人：一个远两倍的星系，逃离的速度也快两倍。这条直线般的规则就是哈勃定律，用大白话说就是：*退行速度等于一个固定的数乘以距离。*
v = H0 x d
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how fast Hubble how far
a galaxy constant away the
recedes (a fixed galaxy is
number)
nearby galaxy: d small -> v small (drifts away slowly)
distant galaxy: d big -> v big (races away fast)
twice as far = twice as fast (a straight line)乍一听这有点吓人——难道*万物*都在逃离我们？我们是不是宇宙级地不受欢迎，正坐在一场爆炸的中心？不是的。想象一块葡萄干面包在烤箱里发起来。随着面团膨胀，每一颗葡萄干都在远离其他所有葡萄干，而从任何一颗葡萄干的视角看，越远的葡萄干退得越快。没有哪颗葡萄干是中心；只是它们之间的面团在不断长大。星系就是葡萄干，而膨胀的空间就是面团。
「膨胀」是什么、不是什么
下面是整个宇宙学中最被误解的一个想法，所以让我们格外小心。星系并不是像炸弹的弹片那样穿过空间飞射。相反，是它们之间的空间正在被造出来，温柔地把每一道缝隙拉长。宇宙学红移不是运动造成的多普勒频移；是光波本身在奔向我们、穿越不断变大的空间的途中被拉得更长了。一个几十亿年前离开遥远星系的光子，抵达时变红了，仅仅是因为空间这把尺子在它脚下一路长大。
- 它没有中心。每一位观察者，在每一个星系里，看到的都是同样的向外飞离。大爆炸并非发生在空间里的某一点——它*同时发生在每一处*，因为那时候每一处都挤在一起。
- 它不是膨胀进某个东西里。外面并没有一片空房间供宇宙长进去。空间不是在某个更大的空间里*穿行*；增大的是它*内部*的距离。问「它在膨胀进什么里？」就像问北极的更北边是什么。
- 它不会拉伸你、你的尺子或太阳系。凡是被引力（或电力）牢牢束缚在一起的东西——原子、行星、星系本身——都稳稳地保持自己的尺寸。真正在变大的，只有星系团*之间*那些广袤、近乎空旷的缝隙。
把磁带倒回去：大爆炸图景
如果今天空间在长大，那么把影片倒着放，万物就越靠越近、越来越热、越来越密。不停地倒，你会抵达一个时刻，大约在138 亿年前，那时距离趋于零，温度飙升到无法想象。那就是大爆炸——不是宇宙之中的一场爆炸，而是我们能描述的这个膨胀宇宙的最初开端。最妙的是，这幅图景给出了可检验的预言，其中两条已经得到惊人的证实。
- 余晖。一个炽热的早期宇宙应当留下微弱的热量，如今被拉伸成微波，弥漫整个空间。1965 年，两位工程师恰恰偶然撞见了它——宇宙微波背景——一种 2.7 度的「嗡鸣」，同时从每一个方向传来。
- 轻元素的配方。在最初几分钟里，整个宇宙就是一座核熔炉。理论预言它应当烹制出约四分之三的氢、四分之一的氦，再加一撮锂——而这恰好就是我们在最古老、最纯净的气体中测到的比例。
暗能量：宇宙踩下了油门
在 20 世纪的大部分时间里，人人都料想膨胀会慢下来：引力总是吸引性的，星系彼此拉扯，应当温和地踩着刹车。于是在 1990 年代末，两个团队着手用爆发的恒星当作遥远的里程碑，去精确测量宇宙到底在以多快的速度减速。他们发现的却恰恰相反。膨胀在加速。有某种东西正把空间越推越快地撑开，我们叫它暗能量。
这个剧情反转妙不可言。描述暗能量最简单的办法，就是把爱因斯坦当年发明、随后又抛弃的那一项重新请回来——宇宙学常数。他加它，是为了*让宇宙静止不动*；结果发现，恰恰是这种形状的一项，换一个数值，反而让宇宙*加速*。那个被他称作「平生最大错误」的权宜因子，又轰然回归，成了宇宙最深层的特征之一。