翻譯：天文志願文章組- Shinichi
審核：天文志願文章組-李小倩
排版：零度星系
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.原文來自：http://curious.astro.cornell.edu/the-universe/galaxies/97-the-universe/galaxies/cosmology/534-when-measuring-the-expansion-of-the-universe-do-astronomers-consider-that-they-re-seeing-how-galaxies-moved-long-ago-not-today-intermediate
本文由天文志願文章組- Shinichi翻譯自curious-Dave Rothstein的作品，如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫運營者刪除。
網友問：「當測量遙遠星系的移動速度時，科學家是否會考慮到他們所看到的星系運動是過去的而不是現在的，這是否會與哈勃定律衝突？」
答：讓我們從基礎講起：我們的宇宙正在膨脹中，而我們是如何知道的呢？數十年來，天文學家積累了大量的觀測數據，這些數據表明，其他星系仿佛以一個驚人的速度在遠離我們所在的銀河系（以及彼此）。這個模式中有一定的偏差，但是如果你想像「把相機向後平移」的畫面，並以整個宇宙為整體，整個感覺，就是星系急速在遠離彼此，其中，距離更遠的星系將成比例地更快原理——這是哈勃定律的著名例子。
在以上的觀點裡，宇宙是什麼樣的呢？馬丁加德納Martin Gardner，通俗科學作家、《科學美國人》長期專欄作家，對宇宙膨脹有一個很好的類比：想像一團嵌有葡萄乾巨大的麵糰，麵糰代表著太空，葡萄乾則代表星系。現在如果把這塊麵糰放進爐子裡，它會膨脹，或者更準確點來說，它會保持原有的比例進行拉伸，但是隨著時間推移，葡萄乾之間的距離會變得越來越遠。
天文學家用「哈勃常數」來表示膨脹有多快。哈勃常數的值可以很多方式來表示，我比較喜歡用0.007%每百萬年來表示——這意味著每百萬年，星系間的距離被拉伸0.007%左右。
那麼這個「哈勃常數」能告訴我們什麼呢？首先，它能告訴我們的是，宇宙非常古老。如果一個人回到百萬年前，宇宙將會和現在看起來特別的像。比如說，只要你在測量的星系內部，你可以確信，光是從距我們一億光年以內的星系傳播到我們這的，而在這段時間裡，宇宙將不會有太多的變化。
但是，假如你正在測量的是一個數十億光年之外的星系，那將會怎樣？在這種情況下，隨著光的傳播，宇宙將會發生顯著的變化。由於涉及到許多的問題，天文學家不再測量關於星系的哈勃定律。如果你想嘗試測量你和其中一個星系間的距離，能得到什麼的距離？是光線發射時的距離？還是光線到達我們的距離（其中包括一些其他的距離，因為當光線通過時宇宙膨脹了，就像一個跑步的人在一個永遠拉伸的賽馬場上）？或者你能準確測量星系離我們多遠？以及其中距離最遠的是哪個？同時，在速度方面，也存在相似的問題——哈勃常數會隨時間變化，根據它的改變，個別星系可能會加速或者減慢變化的速度。因此當你談到速度時，是當光發射出時的速度？還是現在的速度？或者介於兩者之間的速度？簡而言之，這一切都是一團糟。
解決這個問題的方法是：停止思考距離和速度，而是關注天文學家能夠直接測量的性質。天文學家能夠實際測量的是紅移——當光線通過膨脹中的宇宙時被拉伸，其原因和宇宙相同，由此導致了光線的波長變長。因為紅光比藍光波長更長，這意味著光的顏色會向光譜的紅端移動。天文學家觀察星系內部已知能量的物體（通常是1a型超新星），並測量它們的亮度，而不是距離。這有點像拿著一個60瓦的燈泡移動到越來越遠的距離。而紅移增加的比例與距離成正比。這種關係為宇宙在膨脹的觀點提供了有力的支持。只要我們能確定燈泡一直是60瓦，我們就能知道，如果它越昏暗，就距離越遠。
紅移和光度可能不如速度和距離直觀，但是至少紅移和速度是準確定義的。並且它們都非常有用。就像業餘廚師一遍又一遍的品嘗自己的烘焙麵包後，就可以製作出餐廳葡萄乾麵包的食譜。天文學家也可以通過建立不同情境下的紅移與光速之間的理論模型（特別是-通過哈勃常數以不同的方式隨時間演變），計算出宇宙這個「葡萄乾麵包」的膨脹，並且通過這個模型來丟棄一些不符合觀測數據的模型。在過去幾十年的研究結果中非常清晰地證實了個別星系是加速的——換句話來說，這是一個加速宇宙。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. curious-Dave Rothstein
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