哈勃-勒梅特定律与宇宙膨胀

哈勃-勒梅特定律指出，遥远星系退行速度与其距离成正比，这是宇宙正在膨胀的奠基性观测证据。

Definition

哈勃-勒梅特定律是遥远星系的退行速度与其距离之间的线性比例关系，比例常数为哈勃参数；这种退行反映了由不断增长的宇宙尺度因子所描述的空间均匀膨胀。

Scope

本主题涵盖了经验性的速度-距离关系、星系红移被解释为空间拉伸而非普通多普勒运动、哈勃参数的定义及其随宇宙时间的变化，以及宇宙学速度和本动速度之间的概念区别。

Core questions

• 线性的速度-距离关系对宇宙的历史意味着什么？
• 宇宙学红移与普通多普勒频移有何不同？
• 为什么哈勃参数在宇宙时间上并非真正恒定？

Key concepts

• 哈勃参数
• 退行速度
• 宇宙学红移
• 哈勃流
• 本动速度
• 尺度因子

Key theories

速度-距离比例关系

退行速度与距离呈线性关系，这是均匀膨胀的标志，其中每个观测者都看到相同的哈勃流，这与均匀各向同性的宇宙一致。

宇宙学红移

来自遥远光源的光的波长与发射和观测之间尺度因子的增长成比例地拉伸，因此红移直接测量了宇宙膨胀了多少。

Mechanisms

随着宇宙尺度因子的增加，共动物体之间的固有距离按比例增长，产生一个等于哈勃参数乘以距离的退行速度，并以相同的因子拉伸传输中光的波长。

Clinical relevance

哈勃-勒梅特定律将宇宙学转变为一门观测科学：它提供了用于三维绘制宇宙和将星系红移转换为回溯时间的红移-距离关系，为几乎所有河外数据的解释奠定了基础。

History

斯莱弗在20世纪10年代测量了大型星系的红移；勒梅特于1927年从膨胀宇宙模型中推导并预测了速度-距离关系，哈勃于1929年发表了观测关系，该定律于2018年被国际天文学联合会更名为哈勃-勒梅特定律，以表彰勒梅特之前的贡献。

Debates

优先权和命名

勒梅特1927年的论文预见到了速度-距离关系，甚至在哈勃1929年发表之前就估计了膨胀率，这导致了长期以来关于贡献归属的争论，国际天文学联合会通过采用双重命名哈勃-勒梅特定律部分解决了这一问题。

Key figures

• Edwin Hubble
• Georges Lemaitre
• Vesto Slipher
• Milton Humason

Seminal works

• hubble1929
• lemaitre1927

Frequently asked questions

宇宙学红移与多普勒频移相同吗？

不完全相同：虽然小的红移可以近似为多普勒频移，但宇宙学红移源于空间膨胀对传输中光的拉伸，最精确的解释是它直接测量了自光发射以来宇宙膨胀了多少。

哈勃-勒梅特定律是否意味着我们处于宇宙的中心？

不：在一个均匀膨胀的宇宙中，每个观测者都看到所有其他星系根据相同的定律退行，因此我们所见的明显退行并非特殊中心位置的证据。