91哈勃定律与标准宇宙模型：膨胀与困惑

标准宇宙模型是指以弗里德曼宇宙模型为基础，伽莫夫将其运用于早期宇宙演化而形成的一种宇宙模型；标准宇宙模型是一种结合核物理、粒子物理、相对论、量子力学知识对宇宙起源和演化的解释；标准宇宙模型是目前主流的宇宙模型。

标准模型包含费米子及玻色子。费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。简单来说，费米子就是组成物质的粒子，而玻色子则负责传递各种作用力。

标准宇宙学模型认为宇宙目前正在膨胀。得出宇宙目前正在膨胀的理论基础是从广义相对论的引力方程推导出来的宇宙学方程，观测基础则是哈勃定律。因为宇宙学家认为哈勃定律中星系红移是由星系的退行速度产生的多普勒效应产生的，星系的退行速度和距离成正比表明，宇宙目前是在不断膨胀的。哈勃定律的发现虽然迫使爱因斯坦放弃了宇宙学常数和静态宇宙学模型，承认宇宙可能是在膨胀。可是哈勃定律的作者哈勃本人，对哈勃定律可以得出宇宙膨胀这个结论似乎并不认可。

哈勃之所以怀疑宇宙膨胀的存在，是因为他在得出哈勃定律时，并没有对观测数据进行充分必要的改正。哈勃定律中星系的红移可以精确测定，但星系的距离是利用星系的视亮度和距离平方成反比的关系来得到。如果星系的谱线发生红移，星系的视亮度和距离平方成反比的关系就有问题，因为星系辐射的红移会使星系的视亮度变小，因此星系的视亮度随距离增加而下降的速度要比和距离平方成反比的下降还要快。因此要正确建立星系的红移和距离的关系，就要对用来确定星系距离的星系视亮度进行必要的改正，天文学中把这种对星系视亮度的改正称之为K-改正。哈勃发现，不进行K-改正的结果还好，进行K-改正后，星系的红移和距离的关系反而不是成正比关系。

虽然现在宇宙学家认为，让哈勃感到困惑的原因是他在进行K-改正时假设的星系光谱不准确，观测时用的定标星等也不太准确，因此导致距离测定的不准确。实际上天体距离的测定一直是宇宙学研究中的一个难题。由于天体距离的确定标尺变化，哈勃常数的数值也一直在变化。有些天文学家认为，天体距离的测定难题现在已经可以解决，但实际上问题并没有那么简单。1998年以后所谓“宇宙正在加速膨胀”现象的发现，导致维护标准宇宙学模型的天文学家认为宇宙中存在暗能量。但也有些天文学家就认为，导致宇宙加速膨胀这个结论的关键也是天体距离测定的精确度问题。宇宙学研究中天体距离的准确地确定仍然是一个没有完全解决的难题。

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