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41 宇宙越变越大:哈勃定律

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从古代开始,哲学家们就在思考一个问题:宇宙是否无限大?宇宙是否存在了无限久?

这两个问题,牛顿回答了第一个。牛顿认为,宇宙必须无限大。如果宇宙不是无限大,由于有万有引力的存在,万事万物必然在引力的作用下相互聚拢,最终收缩成一团物质。很明显,我们的宇宙里天体之间的距离都很大,并没有因为存在万有引力而汇聚在一起。因为只有当宇宙无限大的时候,天体才有可能在受到另外一个天体吸引的同时,在相反方向上必存在一个天体提供与之平衡的引力。无限大意味着无限可能性,只要去找就一定有。

德国哲学家奥博斯回答了第二个问题。奥博斯认为,如果牛顿是对的,也就是如果宇宙真的是无限大,则它必然存在了有限时间。否则地球上应该只有白天没有黑夜。奥博斯的推理很简单,如果宇宙无限大,则你看向夜空,不论你看向哪个方向,在这个方向上必然存在一个发光的天体。奥博斯那个时候已经知道光速有限,光的传播需要时间。如果宇宙存在了无限久的话,远处天体的光必然已经传到地球上被我们看见,如此一来,不管你看向哪个方向,都应该能看到一个正在发光的天体,我们的天空应该处处有星光,那么黑夜就不应该存在,地球上应该永远是白天。

牛顿和奥博斯分别回答了宇宙是否无限大,存在是否无限久的问题。但是他们的答案是自相矛盾的。就好比盖房子,如何用有限时间盖无限高的楼呢?物理层面上我们无法想象宇宙如何做到,用有限的时间生长到无限大,但很多时候,答案错误是因为问题问得不对。

问宇宙的大小和年龄是静态思维,假设宇宙是一成不变的。这个问题最终是20世纪30年代,美国天文学家哈勃解决的。哈勃通过对几十个星系的观测,发现所有天体都在远离我们而去,并且距离我们越远,远离的速度越快,这就是著名的哈勃定律。哈勃定律告诉我们,宇宙处在膨胀过程中,宇宙在不断长大。