多云的宇宙：物理学未解的七朵“乌云”

美国的威尔逊山天文台的天文学家埃德温·哈勃（1889—1953）利用望远镜观测远方的河外星系时，发现了“变星”，这是了解宇宙形状的关键。

所谓变星，是指或明或暗变化的恒星。无论在我们的银河系中，或者在（利用大型望远镜观测的）远方河外星系中，都能发现变星。

其中名为“造父变星”的一种变星，它的亮度变化周期越长，亮度越亮。因此，只要能测定其周期，就能得知其亮度。

利用这一点，就能求得远方河外星系的距离。首先，使用大型望远镜找到远方河外星系中的造父变星，测出其周期；接着，求得其亮度；最后，比较外观亮度就能得知我们离该河外星系的距离。其原理如同将灯泡放在远处，它的亮度看起来会变暗，因此利用外观亮度就能求得距离。

哈勃利用望远镜的极限性用来求得远方河外星系的距离，并进一步测定了该河外星系的移动速度。

要测定河外星系的速度，就要利用“多普勒效应”。所谓多普勒效应，是指从远方河外星系发出后传到我们所处位置的光的波长变长、频率变小的现象。相反，近处银河传来的光的波长变短，频率变大。

调查来自河外星系的光，可以发现来自氢原子的辐射等能在实验室重现的物理现象造成的光。而如果实验室所得到的波长与来自河外星系的波长相比较后发现有微妙的误差，就是因为来自河外星系的光出现了多普勒偏移，这也能用来测定河外星系的速度。

利用这两种手法，哈勃接连测出了河外星系的距离与速度，于是（他认为）发现了一种模式。

令他震惊的是，存在于这个宇宙的河外星系基本上正在远离银河系，并且越是距离远的河外星系，远离的速度越快。以我们的居住地为中心，河外星系就像蜘蛛幼虫一样四散逃离。

这究竟是这么回事呢？我们的银河系被其他河外星系排斥了吗？银河系是类似宇宙中心这样特别的场所吗？

不，实际上宇宙中所有河外星系几乎都在远离其他河外星系，如图4-3所示。

所有河外星系都在彼此远离，河外星系间的距离则在这一瞬间扩大，这就是宇宙正在膨胀的证据。哈勃率先发现了宇宙膨胀，所以表现该宇宙的解就是膨胀解（之一）。