要从科学角度思考宇宙起源,便无法避开一个重要的理论:宇宙大爆炸理论。不是所有人都能就“大爆炸”的含义达成共识,尤其时不时出现的一些言论,宣称“大爆炸”或许根本没有发生过。这种言论合理吗?如果合理,“大爆炸”具体指什么呢?
要搞清楚这个问题,我们先回到100年前,也就是人类刚开始细致观察天空中的模糊漩涡、椭圆星云的时候。如今当然很容易认出那是星系,但一个世纪以前并不如此。当时,人类望远镜还不能分辨组成星系的单个恒星,于是那时星系仅仅被看成某种“星云”。不过,有个因素特别离奇:这些“星云”的速度。
我们知道,每种元素都有其特征光谱(一组其吸收或发射的谱线),这个光谱固定在一组特定的波长上。例如,氢元素的谱线总是在656、486和410纳米处,每一处都对应一个特定的原子能跃迁。
在这些漩涡和“星云”的图谱中,虽然吸收谱线都出现了,但出现的方式却十分奇怪、反常。
要说最简单的解释,那就是并非这些“星云”中有某种类型的新元素,或超出了现有物理,而是它们正快速运动,有时是朝向我们,有时是远离我们。与警笛的远近运动会影响音高的频率变化类似,远处物体的远近运动也会影响其反射的可见波的波长变化。
朝向我们运动时,光谱偏向蓝色;远离我们运动时,光谱偏向红色。20世纪早期,维斯托·斯莱夫(Vesto Melvin Slipher,美国天文学家,首次测量出星系的径向速度)发现,宇宙中绝大多数螺旋星云都向远离我们的方向移动,而且移动速度比已知宇宙中的任何天体都要快。
但到了20世纪20年代,才有人真正把这个谜团拼凑起来。当时,埃德温·哈勃(哈勃望远镜以他的名字命名)正挨个观察这些螺旋里的“爆发”,寻找新星之类的天体。
哈勃发现其中一个螺旋里有变星(variable stars的译法建议翻译老师修改)时,并没就此止步,而是毅然深挖。他继续测量了其他几十个星系的距离,当他把这些数据和斯莱夫的速度数据结合起来,便有了一个惊人的发现:总的来说,一个星系离我们越远,其远离的速度就越快。宇宙膨胀的理论由此诞生。