關於宇宙的性質，我們知道哪些？

2023-04-01 05:33:48 1

眾所周知，宇宙的本質需要三個關鍵因素:星系退化，天空中的弱微波空，以及氫和氦，宇宙中最豐富的元素。

1929年，埃德溫·哈勃宣稱星系的徑向速度與它們的距離成正比。該理論基於對星系紅移的測量，並估計它們之間的距離。紅移是一種在實驗室測量譜線波長與測量值偏離多少的方法。假設這是由於都卜勒效應，星系的紅移就是它的徑向速度。他對星系距離的估計是基於一顆特定恆星的亮度(一顆叫做造父變星的脈動恆星)

在哈勃關係中，比例常數被稱為哈勃參數/哈勃常數(v=H*d，其中v是速度d是距離)。哈勃最初估計哈勃的參數是464千米/秒/百萬秒(換句話說，銀河系中1兆立方釐米= 300萬光年的速度是464千米/秒)。我們現在知道哈勃不知道造父變星的兩個變量。今天，對哈勃參數的各種估計從50到100千米/秒/百萬秒不等。

哈勃測量了天空中大量位置和亮度不同的星系。他發現不同方向的模糊星系的數量是相同的(儘管在北方天空中有大量明亮的星系空)。當不同方向的星系有相同的分布時，它們是均勻的。當哈勃尋找比特定亮度暗四倍的星系時，他發現星系比這個界限亮八倍。四倍的亮度意味著兩倍的距離。

兩倍的距離意味著你看到的體積是它的8倍。這個結果表明宇宙在空之間幾乎是均勻的，或者宇宙的密度在很大範圍內是相同的。(當然，宇宙不是各向同性或均勻的，因為它包含像地球這樣的密集區域。然而，假設你有一個足夠大的盒子，你會發現裡面有相似數量的星系。這樣，就有理由認為宇宙是各向同性的和均勻的。對這個大區域的調查證實，在3億多光年的邊界上，宇宙趨向於各向同性和均勻一致。

在彭齊亞斯和威爾遜於1965年宣布發現宇宙微波背景後，這個例子更有利於證明宇宙的各向同性和同質性。他們觀察到波長為7.5釐米的非常明亮的光束，相當於溫度為開爾文溫標3.7+/-1的黑體輻射。(開爾文的溫標與攝氏溫標相同，但更有意義的是，在完全零度的環境中，水的冰點是273.15開爾文的溫度)。黑體的輻射物質可以吸收任何輻射並保持恆溫。

從那以後，許多天文學家一直在測量不同波長的宇宙微波背景亮度。目前，宇宙微波背景最有效的光譜信息來自宇宙背景探測器衛星上的遠紅外絕對分光光度計設備。宇宙背景探測器的數據與黑體輻射和2.728千牛頓的數據一致(實際上，我們在一個溫度為2.728千牛頓的烤箱裡)。宇宙微波背景的溫度在天空中是相同的空。對我們來說，微波背景輻射在宇宙中的傳播距離必須非常接近均勻和各向同性。這些觀察形成了所謂的宇宙學原理:宇宙是均勻的，各向同性的。