定義發(fā)現(xiàn)

1912年到1922年間，美國(guó)天文學(xué)家維斯托·斯里弗觀測(cè)了41個(gè)星系的光譜，發(fā)現(xiàn)其中的36個(gè)星系的光譜發(fā)生紅移，他認(rèn)為這種現(xiàn)象意味著這些星系正在遠(yuǎn)離地球。

物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家利用愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程建立了時(shí)間和空間協(xié)調(diào)一致的理論。將最一般的原則應(yīng)用到自然的宇宙，產(chǎn)生了一個(gè)動(dòng)態(tài)的解決方案，與當(dāng)時(shí)的靜態(tài)宇宙的概念產(chǎn)生了沖突。

1927年，比利時(shí)天文學(xué)家喬治·勒梅特計(jì)算出愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的一個(gè)解，發(fā)現(xiàn)宇宙在不斷地膨脹。

1929年，美國(guó)天文學(xué)家埃德溫·哈勃發(fā)表其觀測(cè)結(jié)果：距離銀河系越遠(yuǎn)的星系退行越快。

背景介紹

自河外星系本質(zhì)之謎被揭開(kāi)之后，人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)從銀河系擴(kuò)展到了廣袤的星系世界，一些天文學(xué)家開(kāi)始把注意力轉(zhuǎn)向星系。從1920年代后期起，哈勃本人更是利用當(dāng)時(shí)世界上最大的威爾遜山天文臺(tái)2.5米口徑的望遠(yuǎn)鏡，全力從事星系的實(shí)測(cè)和研究工作，其中包括測(cè)定星系的視向速度，以及估計(jì)星系的距離，前者需要對(duì)星系進(jìn)行光譜觀測(cè)，后者則必須找到合適的、能用于測(cè)定星系距離的標(biāo)距天體或標(biāo)距關(guān)系。哈勃開(kāi)展上述兩項(xiàng)工作的目的，是試圖探求星系視向速度與距離之間是否存在某種關(guān)系。

宇宙中所有天體都在運(yùn)動(dòng)，天文學(xué)上把天體空間運(yùn)動(dòng)速度在觀測(cè)者視線方向上的分量稱為天體的視向速度。視向速度測(cè)定的基礎(chǔ)是物理學(xué)上的多普勒效應(yīng)，它由奧地利物理學(xué)家多普勒（J.C.Doppler）于1842年首先發(fā)現(xiàn)。該效應(yīng)指出，運(yùn)動(dòng)中聲源發(fā)出的聲音（如高速運(yùn)動(dòng)中火車的汽笛聲），在靜止觀測(cè)者聽(tīng)來(lái)是變化的。若以c表示聲速，v為聲源的運(yùn)動(dòng)速度，則靜止觀測(cè)者實(shí)際聽(tīng)到的運(yùn)動(dòng)中聲源所發(fā)出聲音的波長(zhǎng)λ，與聲源靜止時(shí)聲音波長(zhǎng)λ0之間的關(guān)系符合數(shù)學(xué)表達(dá)式（λ-λ0）/λ0=v/c，稱為多普勒效應(yīng)。因?yàn)槁曀賑和靜止波長(zhǎng)λ0是已知的，λ可通過(guò)實(shí)測(cè)加以確定，所以可以利用多普勒效應(yīng)測(cè)出聲源的運(yùn)動(dòng)速度v。聲源的運(yùn)動(dòng)速度越高，聲波波長(zhǎng)的變化越顯著。

光是一種電磁波，如果把多普勒效應(yīng)同樣應(yīng)用于天體光線的傳播上，公式中的c就是光速，v就是天體的視向速度。以恒星為例，通常在恒星光譜中會(huì)有一些吸收譜線，這是恒星表面發(fā)出的光輻射被恒星大氣中各種元素吸收所造成的，且特定的元素嚴(yán)格對(duì)應(yīng)著特定波長(zhǎng)的若干條吸收線。只要把實(shí)測(cè)恒星光譜中某種元素的吸收譜線位置（即運(yùn)動(dòng)光源的波長(zhǎng)λ），與實(shí)驗(yàn)室中同種元素的標(biāo)準(zhǔn)譜線位置（即靜止波長(zhǎng)λ0）加以比較，就可以發(fā)現(xiàn)兩者之間會(huì)產(chǎn)生一定的位移Δλ=λ-λ0，即多普勒位移。λ0是已知的，而Δλ又可以通過(guò)觀測(cè)得到，所以通過(guò)多普勒效應(yīng)即可推算出恒星的視向速度v，這就是確定天體視向速度的基本原理。據(jù)此，英國(guó)天文學(xué)家哈金斯（W. Huggins）在1868年首次測(cè)得天狼星的視向速度為46公里/秒，且正在遠(yuǎn)離地球而去。

哈勃開(kāi)展的這項(xiàng)觀測(cè)研究是非常細(xì)致又極為枯燥的，他在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)投入了自己的全部精力。與現(xiàn)代設(shè)備相比，1920年代觀測(cè)條件很簡(jiǎn)陋，2.5米口徑望遠(yuǎn)鏡不僅操縱起來(lái)頗為費(fèi)力，而且不時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障。星系是非常暗的光源，為了拍攝到它們的光譜，在當(dāng)時(shí)往往需要曝光達(dá)幾十分鐘乃至數(shù)小時(shí)之久，其間還必須保持對(duì)目標(biāo)星系跟蹤的準(zhǔn)確性。為獲取盡可能清晰的星系光譜，哈勃甚至迫不得已用自己的肩膀頂起巨大的鏡筒。人們調(diào)侃地形容說(shuō)“凍僵了的哈勃”就“像猴子般地”成夜待在望遠(yuǎn)鏡的五樓觀測(cè)室內(nèi)，“臉被暗紅色的燈光照得像個(gè)丑八怪”，由此足見(jiàn)這位天文學(xué)大師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和頑強(qiáng)拼搏的科學(xué)精神。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)幾年的努力工作，到1929年哈勃獲得了40多個(gè)星系的光譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些光譜都表現(xiàn)出普遍性的譜線紅移。如果這是緣于星系視向運(yùn)動(dòng)而引起的多普勒位移，則說(shuō)明所有的樣本星系都在做遠(yuǎn)離地球的運(yùn)動(dòng)，且速度很大。這與銀河系中恒星的運(yùn)動(dòng)情況截然不同：銀河系的恒星光譜既有紅移，也有藍(lán)移，表明有的恒星在靠近地球，有的在遠(yuǎn)離地球。不僅如此，由位移值所反映出的星系運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于恒星，前者可高達(dá)每秒數(shù)百、上千公里，甚至更大，而后者通常僅為每秒幾公里或數(shù)十公里。

在設(shè)法合理地估計(jì)了星系的距離之后，哈勃驚訝地發(fā)現(xiàn)，樣本中距離地球越遠(yuǎn)的星系，其譜線紅移越大，且星系的視向退行速度與星系的距離之間可表述為簡(jiǎn)單的正比例函數(shù)關(guān)系：v=H0r，（v表示星系的視向速度，星系的距離為r）這就是著名的哈勃定律，式中的比例系數(shù)H0稱為哈勃常數(shù)。

哈勃于1929年3月發(fā)表了他的首次研究結(jié)果，盡管取得了46個(gè)星系視向速度資料，但其中僅有24個(gè)確定了距離，且樣本星系的視向速度最高不超過(guò)1200公里/秒。實(shí)際上當(dāng)時(shí)哈勃所導(dǎo)出的星系的速度－距離關(guān)系并不十分明晰，個(gè)別星系對(duì)關(guān)系式v=H0r的彌散比較大。后來(lái)他與另一位天文學(xué)家赫馬森（M.L.Humason）合作，又獲得了50個(gè)星系的光譜觀測(cè)資料，其中最大的視向速度已接近2萬(wàn)公里/秒。在他們兩人于1931年根據(jù)新資料所發(fā)表的論文中，星系的速度－距離關(guān)系得到進(jìn)一步確認(rèn)，且更為清晰。1948年，他們測(cè)得長(zhǎng)蛇星系團(tuán)的退行速度已高達(dá)6萬(wàn)公里/秒，而速度－距離關(guān)系依然成立。今天，哈勃定律已被眾多的觀測(cè)事實(shí)所證實(shí)，并為天文學(xué)家所公認(rèn)，而且在宇宙學(xué)研究中起著特別重要的作用。有意思的是，哈勃這位舉世公認(rèn)的星系天文學(xué)創(chuàng)始人始終不愿接受術(shù)語(yǔ)“星系”，他在自己的論文和報(bào)告中一直堅(jiān)持用“河外星云”來(lái)稱呼河外星系。因此，美國(guó)歷史學(xué)家克里斯琴森（G.E.Christianson）親昵地把哈勃稱為“星云世界的水手”，并以此作為書(shū)名，用35萬(wàn)余字（中譯本字?jǐn)?shù)）的篇幅詳細(xì)記述了哈勃的科學(xué)生涯，特別是他在星系世界中長(zhǎng)年的辛勤勞作和做出的不朽業(yè)績(jī)。

發(fā)展歷史

早在1912年，施里弗(Slipher)就得到了“星云”的光譜，結(jié)果表明許多光譜都具有多普勒Doppler)紅移，表明這些“星云”在朝遠(yuǎn)離我們的方向運(yùn)動(dòng)。隨后人們知道，這些“星云”實(shí)際上是類似銀河系一樣的星系。

1929年哈勃(EdwinHubble)對(duì)河外星系的視向速度與距離的關(guān)系進(jìn)行了研究。當(dāng)時(shí)只有46個(gè)河外星系的視向速度可以利用，而其中僅有24個(gè)有推算出的距離，哈勃得出了視向速度與距離之間大致的線性正比關(guān)系?，F(xiàn)代精確觀測(cè)已證實(shí)這種線性正比關(guān)系v = H0×d 其中v為退行速度，d為星系距離，H0為比例常數(shù)，稱為哈勃常數(shù)。這就是著名的哈勃定律。

哈勃定律揭示宇宙是在不斷膨脹的。這種膨脹是一種全空間的均勻膨脹。因此，在任何一點(diǎn)的觀測(cè)者都會(huì)看到完全一樣的膨脹，從任何一個(gè)星系來(lái)看，一切星系都以它為中心向四面散開(kāi)，越遠(yuǎn)的星系間彼此散開(kāi)的速度越大。

導(dǎo)出過(guò)程

哈勃在導(dǎo)出他的著名定律的過(guò)程中，必須取得同一目標(biāo)星系的兩個(gè)基本觀測(cè)量，即星系的視向速度v和距離r，并由此確定哈勃常數(shù)H0=v/r。視向速度可以通過(guò)測(cè)量星系光譜中譜線的多普勒位移來(lái)確定，較為簡(jiǎn)單。問(wèn)題的關(guān)鍵是如何測(cè)得星系的距離。因?yàn)樾窍档木嚯x極為遙遠(yuǎn)，三角視差法對(duì)此“鞭長(zhǎng)莫及”，所以必須另辟蹊徑。天文學(xué)家已找到了多種測(cè)定遙遠(yuǎn)天體距離的方法，其中以光度測(cè)距法的應(yīng)用最為廣泛。對(duì)于一個(gè)光源（如恒星或星系）來(lái)說(shuō)，其實(shí)際發(fā)光本領(lǐng)稱為光源的光度，這是光源自身的內(nèi)稟性質(zhì)。而觀測(cè)者所看到的光源的明暗程度稱為亮度，它是光源的觀測(cè)特征。設(shè)一顆恒星（或其他天體）的光度為L(zhǎng)，亮度為B，距離為r，那么只要選取恰當(dāng)?shù)膯挝槐阌蠦=Lr-2。天文學(xué)中常用絕對(duì)星等M來(lái)表征光度，用視星等m表征亮度，相應(yīng)的關(guān)系式為m-M=5lgr-5。m是觀測(cè)量，只要設(shè)法確定恒星的M，便可以導(dǎo)出它的距離r，這就是光度測(cè)距法的基本原理，所得出的距離稱為光度距離。

那么，如何確定天體的絕對(duì)星等（即光度）呢？又有兩條不同的途徑。一是設(shè)法確定某類恒星所具有的恒定的、或者變化不大的絕對(duì)星等M，因此對(duì)于遠(yuǎn)處未知距離的這類恒星來(lái)說(shuō)，只要測(cè)得它的視星等m，便可推算出它的距離。這類可用于測(cè)距的恒星稱為標(biāo)距天體，它們的絕對(duì)星等就是“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。例如，藍(lán)白色的亮星以及稱為沃爾夫－拉葉星的一類特殊恒星，平均絕對(duì)星等M約為-7.0，新星爆發(fā)后最明亮?xí)r也可達(dá)到M≈-7.0，它們可以作為標(biāo)準(zhǔn)燭光，其測(cè)距的適用范圍最遠(yuǎn)約可達(dá)5000萬(wàn)光年。又如天琴RR型變星達(dá)到極大亮度時(shí)的絕對(duì)星等M約為0.6，這是另一類標(biāo)距天體，其測(cè)距的適用范圍最遠(yuǎn)可超過(guò)300萬(wàn)光年。

二是尋求“標(biāo)距關(guān)系”。以造父變星為例，該類變星的平均絕對(duì)星等M與光變周期P之間有著確定的周光關(guān)系M=a lgP b，其中P是可觀測(cè)量，a和b為常參數(shù)，可以通過(guò)已知距離的近距造父變星來(lái)加以標(biāo)定，其中b稱為周光關(guān)系的零點(diǎn)，而像造父變星周光關(guān)系那樣可以用來(lái)測(cè)定天體距離的關(guān)系便稱為標(biāo)距關(guān)系。于是，對(duì)應(yīng)于確定的周光關(guān)系，只要測(cè)得未知距離的遠(yuǎn)距造父變星的光變周期，便能計(jì)算出相應(yīng)的絕對(duì)星等，并進(jìn)而推算出距離。造父變星是一類高光度恒星，即使在相當(dāng)遠(yuǎn)的地方也能觀測(cè)到，利用它們的周光關(guān)系作為標(biāo)距關(guān)系，適用范圍最遠(yuǎn)也可達(dá)5000萬(wàn)光年左右。

星系的尺度與其距離相比通常是很小的，可以合理地認(rèn)為星系中的所有恒星具有相同的距離，只要在星系中證出某類標(biāo)距天體，便可以利用“標(biāo)準(zhǔn)燭光”或標(biāo)距關(guān)系確定出標(biāo)距天體的距離，即星系的距離，而這就是當(dāng)年哈勃測(cè)定目標(biāo)星系距離的基本思路。

但是如果“標(biāo)準(zhǔn)燭光”不很“標(biāo)準(zhǔn)”，標(biāo)距關(guān)系不太精確，或者標(biāo)距關(guān)系中的參數(shù)a和b標(biāo)定有誤，則必然會(huì)給星系距離r的測(cè)定值帶來(lái)誤差，甚至錯(cuò)誤。一旦r的測(cè)定有誤，即使星系視向速度v測(cè)得很準(zhǔn)，哈勃常數(shù)的測(cè)定結(jié)果必然就不準(zhǔn)確了。另一方面，由數(shù)學(xué)關(guān)系式H0 = v/ r可知，由距離測(cè)定誤差mr引起的哈勃常數(shù)的確定誤差為m = vm r /r2，可見(jiàn)星系的距離越遠(yuǎn)，所得出的哈勃常數(shù)就越精確，這就是哈勃為什么要通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)距離星系的觀測(cè)來(lái)確認(rèn)哈勃定律并標(biāo)定H0的原因之一。除了“標(biāo)準(zhǔn)燭光”或者標(biāo)距關(guān)系可能不嚴(yán)格所引起的距離測(cè)定誤差外，影響哈勃常數(shù)測(cè)定結(jié)果的另一個(gè)因素是星系運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性。鑒于哈勃的貢獻(xiàn)，天文學(xué)上把星系的普遍性退行運(yùn)動(dòng)稱為哈勃流，這是一種遵循哈勃定律的系統(tǒng)性運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，除了參與哈勃流運(yùn)動(dòng)外，由于局部大質(zhì)量天體引力場(chǎng)的作用，星系自身還有偏離哈勃流運(yùn)動(dòng)的所謂“本動(dòng)”，因而在星系的觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中應(yīng)該包含了哈勃流運(yùn)動(dòng)和本動(dòng)兩個(gè)部分，而后者并不服從哈勃定律。觀測(cè)研究表明，星系的距離越遠(yuǎn)，本動(dòng)部分占星系觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中的比例越小。從這個(gè)角度說(shuō)，為了能得出星系參與哈勃流運(yùn)動(dòng)的速度的可靠結(jié)果，盡可能減小本動(dòng)成分的影響，也應(yīng)該用盡可能遠(yuǎn)的星系來(lái)對(duì)哈勃常數(shù)進(jìn)行絕對(duì)定標(biāo)。例如，后發(fā)星系團(tuán)的距離已接近1億秒差距，它的運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為宇宙膨脹引起的哈勃流運(yùn)動(dòng)，本動(dòng)只占很小的比例，由這類天體的距離測(cè)定值和視向速度測(cè)定結(jié)果，才能得出比較可靠的哈勃常數(shù)。

哈勃常數(shù)

在二十世紀(jì)后半，哈勃常數(shù)H0的值被估計(jì)約在50至90(km/s)/Mpc之間。

哈勃常數(shù)的值曾是個(gè)長(zhǎng)久而激烈的爭(zhēng)議主題，Gérard de Vaucouleurs主張其值應(yīng)為80而Allan Sandage則認(rèn)為其應(yīng)為40。1996年，由JohnBahcall主持，包含Gustav Tammann及Sidney van den Bergh的辯論以類似早期Shapley-Curtisdebate的模式舉行，主題針對(duì)上述兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)數(shù)值。1990年代晚期，引進(jìn)宇宙的λ-CDM模型，數(shù)值差異的問(wèn)題被部分地解決。在此模型下，利用蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)進(jìn)行的X光高紅移群及微波波長(zhǎng)的觀察、宇宙微波背景輻射各向異性的量度和光學(xué)調(diào)查皆測(cè)定哈柏常數(shù)的值為70左右。特別的是，Hubble Key Project（由Wendy L.Freedman博士主導(dǎo)，在卡內(nèi)基天文臺(tái)進(jìn)行）進(jìn)行最精確的光學(xué)測(cè)量，在2001年五月發(fā)表其最終估計(jì)值為72±8(km/s)/Mpc，此結(jié)果與基于蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)進(jìn)行的銀河系星群觀測(cè)所測(cè)出的H0相當(dāng)一致，具有相似的精確值。在2003年，利用WMAP所得出最高精度的宇宙微波背景輻射測(cè)定值為71±4 (km/s)/Mpc，而直到2006年，皆以70 (km/s)/Mpc, 2.4/-3.2作為測(cè)定值。因?yàn)?秒差距接近米，故在公制單位中H0的值約為(m/s)/m（Hertz）。從上述三種方法得出一致的測(cè)定值提供了H0測(cè)定值與λ-CDM模型有力的支持。q的值被以Ia型超新星所制定的標(biāo)準(zhǔn)燭光觀察標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)量。該標(biāo)準(zhǔn)定于1998年，其值被定為負(fù)值。此舉使許多天文學(xué)家感到驚訝，因?yàn)檫@暗示著宇宙膨脹正在“加速”（雖然哈柏因子隨時(shí)間而遞減；詳見(jiàn)暗物質(zhì)及λ-CDM模型）。

在2006年八月，利用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的Chandra X光天文臺(tái)（Chandra X-ray Observatory），來(lái)自NASA Marshall Space FlightCenter（MSFC）的研究小組觀測(cè)得出哈柏常數(shù)的值為77公里每秒每百萬(wàn)秒差距（77km/sMpc；1百萬(wàn)秒差距等于3.26百萬(wàn)光年），不準(zhǔn)量約15%。

2009.5.7，美國(guó)宇航局NASA發(fā)布最新的Hubble常數(shù)測(cè)定值，根據(jù)對(duì)遙遠(yuǎn)星系Ia超新星的最新測(cè)量結(jié)果，常數(shù)被確定為(74.2± 3.6)km/(s*Mpc)，不確定度進(jìn)一步縮小到5%以內(nèi)。

物理意義

利用哈勃定律v=H0 r，只要能確知哈勃常數(shù)H0，便可由天體的視向速度v得出其距離r，稱為宇宙學(xué)距離，這里唯一需要取得的觀測(cè)資料是遠(yuǎn)方天體的視向速度。這樣r=v/H0 也許便是確定天體宇宙學(xué)距離的最為簡(jiǎn)單的一種標(biāo)距關(guān)系，但前提是哈勃常數(shù)必需已知。

p作為天文學(xué)分支學(xué)科之一的宇宙學(xué)，主要是從大尺度（甚至整體）上研究宇宙的結(jié)構(gòu)和演化，又可分為觀測(cè)宇宙學(xué)和理論宇宙學(xué)模型兩方面的內(nèi)容，不過(guò)兩者之間有著密切的聯(lián)系?！按蟪叨取苯Y(jié)構(gòu)，通常是指范圍在10Mpc（3000萬(wàn)光年）以上的宇宙物質(zhì)分布情況，而目前所能觀測(cè)到的宇宙尺度為1010光年量級(jí)。在宇宙學(xué)中，有一條未能完全證實(shí)的“公設(shè)”性基本原理，即宇宙學(xué)原理。它的含意是：在空間中任意一點(diǎn)，以及從任意一點(diǎn)位置上的任一方向來(lái)進(jìn)行觀察的話，宇宙的大尺度圖景是沒(méi)有區(qū)別的；而且對(duì)宇宙中各處的觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，他們所觀察到的物理量和物理規(guī)律完全相同，沒(méi)有任何一個(gè)觀測(cè)者會(huì)處于與眾不同的特殊地位。根據(jù)宇宙學(xué)原理，地球上所觀察到的宇宙大尺度圖景也能被處于任何其他天體上的觀測(cè)者看到，這就意味著由地球觀測(cè)者所發(fā)現(xiàn)的哈勃定律應(yīng)該同樣適用于宇宙中的任何天體。于是可以得知，在任何一個(gè)星系上，都能觀測(cè)到其他星系在作遠(yuǎn)離該星系的退行運(yùn)動(dòng)，而且距離越遠(yuǎn)的星系退行速度越大。由此可以得出一個(gè)重要的推論：對(duì)宇宙中的任何兩個(gè)星系來(lái)說(shuō)，它們都在彼此互相遠(yuǎn)離，而且星系間的距離越遠(yuǎn)，相互遠(yuǎn)離的速度也越大。因此對(duì)由哈勃定律所推斷的上述大尺度宇宙圖景的最簡(jiǎn)單的物理解釋便是整個(gè)宇宙在不斷膨脹，且這種膨脹是均勻各向同性的，這正是大爆炸宇宙模型的預(yù)期結(jié)果。

哈勃常數(shù)的倒數(shù)t0=r/v=H0-1具有時(shí)間的量綱，稱為哈勃時(shí)間。既然哈勃定律是由大爆炸引起的宇宙膨脹的一種觀測(cè)效應(yīng)，那么在過(guò)去遙遠(yuǎn)的某個(gè)時(shí)間，具體說(shuō)來(lái)就是在t0時(shí)間前，宇宙中所有的物質(zhì)必然聚集于一點(diǎn)，或者說(shuō)一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)?？梢?jiàn)，一旦確定了哈勃常數(shù)的具體數(shù)值，便可以估計(jì)宇宙的年齡。由近期測(cè)定的哈勃常數(shù)H0=73km/（s·Mpc），可以推算出宇宙年齡的上限為137億年（不過(guò)有報(bào)道稱，2006年8月一項(xiàng)新的研究結(jié)果是宇宙的年齡應(yīng)為158億年，可是對(duì)此仍然存在爭(zhēng)議）。哈勃定律表征了宇宙膨脹，但哈勃常數(shù)并不是宇宙膨脹的速度，而是星系間退行速度的變化率。哈勃常數(shù)的單位是每百萬(wàn)秒差距、每秒公里，如采用H0=73km/（s·Mpc），那么星系間的距離每增大1Mpc，星系的相互退行速度便增大73公里/秒。

在哈勃定律發(fā)現(xiàn)之前，蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家弗里德曼（A.A.Friedmann）于1922年首次論證了宇宙隨時(shí)間不斷膨脹的可能性，從而對(duì)愛(ài)因斯坦的靜態(tài)宇宙觀念提出了挑戰(zhàn)。比利時(shí)主教、天文學(xué)家勒梅特（G.Lemaltre）在弗里德曼工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)5年的潛心研究，于1927年提出均勻各向同性的膨脹宇宙模型。在這一模型中，遙遠(yuǎn)天體的紅移（即退行運(yùn)動(dòng)）起因于空間膨脹，勒梅特還預(yù)言紅移的大小應(yīng)該與天體的距離成正比。但是，1920年代的通訊技術(shù)和學(xué)術(shù)交流遠(yuǎn)不如現(xiàn)在發(fā)達(dá)，大洋彼岸的哈勃對(duì)弗里德曼和勒梅特的理論一無(wú)所知。可見(jiàn)，哈勃定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程并不是刻意為了證實(shí)膨脹宇宙模型，它完全是哈勃本人在觀測(cè)和細(xì)心分析的基礎(chǔ)上所獲得的原創(chuàng)性成果。星系存在普遍性退行運(yùn)動(dòng)以及哈勃定律的發(fā)現(xiàn)，對(duì)宇宙膨脹及大爆炸宇宙論是一個(gè)強(qiáng)有力的支持。

宇宙中的各類天體必定形成于宇宙誕生之后，自然它們的年齡都不可能超過(guò)由哈勃定律推算出的宇宙年齡137億年。根據(jù)恒星演化理論，可以推知最年老星系和恒星的年齡為100多億年；太陽(yáng)現(xiàn)在的年齡約為50億年，地球年齡約為46億年，所有這些由不同途徑測(cè)得的涉及各類天體年齡的結(jié)果，都可以按合理的時(shí)序一一納入大爆炸后宇宙整體演化的框架內(nèi)。盡管哈勃第一篇涉及星系速度－距離關(guān)系的論文只有短短的6頁(yè)，卻是人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的一次飛躍。著名的美國(guó)宇宙學(xué)家惠特羅（G.J.Whitrow）把哈勃定律和400年前哥白尼提出的日心說(shuō)相提并論，在天文學(xué)史上兩者都具有革命性的意義。盡管哈勃在他的這篇開(kāi)創(chuàng)性論文中沒(méi)有提到宇宙膨脹的概念，但由于他的重要發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)久以來(lái)關(guān)于靜止宇宙的圖像終究被動(dòng)態(tài)的膨脹宇宙模型取代了。

宇宙膨脹

在1998年，來(lái)自Ia超新星標(biāo)準(zhǔn)燭光測(cè)量的q值卻是負(fù)面的，令許多天文學(xué)驚訝的是宇宙的膨脹仍在「加速中」(雖然哈柏因子會(huì)隨著時(shí)間而衰減，參見(jiàn)暗物質(zhì)和ΛCDM模型)。