1934年，哈勃公開宣布，宇宙是一個有限的球體，寬60億光年，由500萬億個星云組成，每個單元的亮度都是太陽的8000萬倍。——上一個用這樣大尺度數(shù)據(jù)來描述世界的，是三千年前的佛陀。
這是人類歷史上第一次有一定觀測證據(jù)支持的關(guān)于宇宙是有限的論述。
題外話，其實干脆說宇宙是無限的，要省事得多，大家就沒有需要關(guān)心或者好奇的事了——如果宇宙有邊界，自然你就會問那邊界之外是啥？宇宙在膨脹，那宇宙是在誰的里面膨脹？無窮無盡的問題就來了。
干脆說無限，取消一切懷疑和質(zhì)詢。就像干脆承認(rèn)有一個萬能的上帝或者一個從來都正確的權(quán)威，就能解決一切問題一樣。
可是，人類的每一次進(jìn)步，卻都是從“如果……會怎樣呢？”開始的。
說了這么多測距，測來測去的，到底與大爆炸有什么聯(lián)系？在宇宙中，距離就是時間。我們觀測遠(yuǎn)方，其實就是在凝視過去。
比較好玩的是到20世紀(jì)初，地質(zhì)學(xué)的發(fā)展已經(jīng)讓地球年齡測量相對準(zhǔn)確，大家當(dāng)時認(rèn)可的地球年齡是20億年左右。而根據(jù)天文觀測和推算出來的宇宙年齡，則始終只有地球年齡的一半左右。問題在哪呢。
當(dāng)然是用觀測造父變星來測量距離的方式有問題，哈勃自己也假設(shè)所有造父變星的頻率和亮度都是一樣的。
后來的沃爾特·巴德進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了造父變星之間亮度的本質(zhì)性差異，發(fā)展了利用這種差異來精確化測量結(jié)果的方法，于是到了20世紀(jì)初，宇宙的年齡到了36億年左右。
不過同期的盧瑟福提出了放射性衰變可運用于年代測量的方法，1902年大家精準(zhǔn)地測定地球的年齡是42億年，依然比宇宙的觀測年齡長。
這件事直到20世紀(jì)50年代才得到解決——新工具出現(xiàn)，天文成像觀測，即可以拍攝精細(xì)的照片，讓天文學(xué)家通過照片進(jìn)行分析。
巴德的助手桑德奇發(fā)現(xiàn)，遙遠(yuǎn)星系的恒星亮光，會因為星系中充滿的氫氣團(tuán)存在而被放大，因此，如果排除掉這些氫氣團(tuán)的影響，那么這些星系會離地球更遠(yuǎn)——他測定的結(jié)果是宇宙應(yīng)該有100-200億年的壽命了。
好玩的地方在于，當(dāng)代精確給出的宇宙年齡數(shù)值——137.3億年，其實并不是觀測得來的，而是一個簡單到出奇的理論模型給出的！
這個模型叫“λ-冷暗物質(zhì)模型”。這個模型使用了6個參數(shù)就定義了我們的宇宙萬物，也就是說，如果將來大家找到更好解釋宇宙力量的模型，那么這個137.3億年就變成了純粹的胡說。
回到哈勃，哈勃此生最大的成就就是“哈勃定律”——他精確地觀測到整個宇宙都在加速膨脹，理由就是他通過光譜分析發(fā)現(xiàn)的“紅移”現(xiàn)象。
哈勃最牛的一點，是遵從了他的偶像牛頓的說法——我從不杜撰假說——牛頓只是精確地描述運動定律和萬有引力，但他從沒有去設(shè)想為什么會這樣的原因。
各位還記得的話，敝號真是在多少科普和哲學(xué)隨筆中強(qiáng)調(diào)過，科學(xué)理性思維的關(guān)鍵在于描述過程，而不貿(mào)然追尋原因。
哈勃也是這樣，他推導(dǎo)出了星系距離與紅移速度之間的精確關(guān)系——越遙遠(yuǎn)的星系，離我們遠(yuǎn)去的速度越快，但他堅決不再去追問這樣的原因，他拒絕提出諸如宇宙膨脹和大爆炸的理論猜想。
一般而言，膨脹的速度不可能超過光速，不過，這只是相對于膨脹的宇宙邊緣而言。處于宇宙中的星系之間的相對速度，則很有可能超過光速。因此，超光速可以發(fā)生在相對速度中。
第一個把哈勃這驚人發(fā)現(xiàn)，與勒梅特牧師的猜想聯(lián)系到一起的，并予以支持的科學(xué)家，是大名鼎鼎的愛丁頓。也就是那個被譽為除了愛因斯坦本人以外，唯二懂得廣義相對論的人。
其實愛丁頓一開始也反對宇宙膨脹理論，不過，科學(xué)家良好品質(zhì)讓他樂于改變自己的觀點和方向。
這就是科學(xué)與政治最大的差別——如果證據(jù)都支持改變方向和觀點，那么科學(xué)家會樂于改變，而且會認(rèn)為依然固執(zhí)己見才是一種軟弱的體現(xiàn)；在政治上恰好相反，固執(zhí)己見倒會被認(rèn)為強(qiáng)大，善于改變會被認(rèn)為軟弱。
接著愛丁頓想法的，是烏克蘭物理學(xué)家伽莫夫，這又是一個不接受以政治標(biāo)準(zhǔn)衡量科學(xué)家成就的科學(xué)家，想方設(shè)法逃離了蘇聯(lián)，成就了不亞于哈勃、愛因斯坦業(yè)績的偉大人物——不要忘記了，愛因斯坦也是愛科學(xué)而不愛國的典型，逃離了他的祖國德國。
伽莫夫順著愛丁頓的設(shè)想，計算了宇宙在膨脹初期的極端狀態(tài)——他認(rèn)為那會是一片等離子體海洋，最初的元素——氫，也就是帶著一個電子的質(zhì)子，在隧穿效應(yīng)下結(jié)合為氦，產(chǎn)生第一批新元素。
接著他意識到，在這個過程中會有光產(chǎn)生——宇宙誕生之初的極高密高溫狀態(tài)下，會有原初的光產(chǎn)生——黑體輻射原理。而恰好光是唯一能穿越數(shù)億年而不發(fā)生任何變化，頂多只是損失能量的物質(zhì)。
宇宙膨脹的話，那么這個原初的光也會被拉長——發(fā)生紅移，表現(xiàn)出來光子能量損失，那就是光的溫度會降低。他計算了這個原初的光，認(rèn)為其溫度應(yīng)該在5開爾文度左右，也就是比絕對零度-273℃要高出5度的樣子。
伽莫夫無形之中提出了一個證明宇宙大爆炸的指標(biāo)——檢測這種光，也就是輻射，是否存在。而且這種輻射是四面八方的，不論你從哪個方向看過去，看得足夠遠(yuǎn)的話，就能看到原初的時刻。
那么這個點怎么容得下全宇宙的物質(zhì)和能量？科學(xué)家們在解決這個問題時，耍了個滑頭——他們沒有解釋何以容得下，而是用了數(shù)學(xué)處理方法——把引力視為負(fù)能量，與形成物質(zhì)的正能量相對應(yīng)，也就是說，一切都可以歸于“無”，宇宙之初產(chǎn)生了多少物質(zhì)，就產(chǎn)生了多少引力負(fù)能量。
把引力視為負(fù)能量也好理解——要把衛(wèi)星送入高空軌道，實際上就是用火箭給衛(wèi)星注入正能量，以送到高空對抗更弱的引力，注入的正能量實際上就等于增加的引力負(fù)能量。
當(dāng)然，對大爆炸持有懷疑和否定態(tài)度的，也仍然以物理學(xué)人為主。主要有兩點他們非常不滿意——其一帶有一點價值觀色彩，大爆炸意味著世界有一個起點，人們自然就要問起點之前是什么，誰啟動了大爆炸，很容易滑向神的干預(yù)這個領(lǐng)域。
其二是有關(guān)大爆炸的均勻性問題——如果是從一點大爆炸開來，那么在那一點，時空的曲率達(dá)到最大，瞬間展開，應(yīng)該是各處都有褶皺（想象一下把揉成一團(tuán)的紙突然展開），而不是像現(xiàn)在的宇宙這樣，幾乎每處都是均勻分布的，這在相對論中叫均勻（homogeneous）和各向同性（isotropic），不論從哪個方向看出去，宇宙都是一樣的，如何解釋？
20世紀(jì)40年代，英國物理學(xué)家霍伊爾提出了一個足以挑戰(zhàn)大爆炸學(xué)說的宇宙理論——恒穩(wěn)態(tài)理論。簡單來說，恒穩(wěn)態(tài)也承認(rèn)宇宙在膨脹，只不過認(rèn)為膨脹既沒有起點，也沒有終點，只是持續(xù)在均勻變化。
恒穩(wěn)態(tài)理論最大的優(yōu)勢是可以解釋宇宙的各向同性和均勻分布性質(zhì)，隨著宇宙膨脹，新物質(zhì)不斷被創(chuàng)造出來，保持整個宇宙物質(zhì)與能量的恒定。
也就是說，恒穩(wěn)態(tài)理論實際上是對當(dāng)時對宇宙常識化理解的大綜合，大爆炸理論則是從一點——宇宙膨脹——出發(fā)提出一個全新構(gòu)想，這個構(gòu)想目前為止到處都是缺陷——任何新生事物的共同特點。
也確實有意思，大爆炸理論的提出和支持者們是美國科學(xué)家，恒穩(wěn)態(tài)的提出和支持者則是英國科學(xué)家，正好象征了兩國觀念上的差異。
恒穩(wěn)態(tài)的提出者霍伊爾后來自己提出了一個檢驗方案——從恒穩(wěn)態(tài)觀點來看，宇宙各向同性，因此，不論哪個地方，不論遠(yuǎn)近，我們都能看到新生的物質(zhì)——新生的星系、恒星。
而大爆炸觀點，宇宙在時間的方向上不是“各向同性”，只有一個方向，過去、現(xiàn)在和未來，因此，我們周圍的星系年齡都應(yīng)該差不多，不會有“新生兒”星系和恒星，如果要觀測，只能觀測久遠(yuǎn)的過去，遙遠(yuǎn)的星系才可能有這些“新生兒”的出現(xiàn)。
20世紀(jì)60年代，射電望遠(yuǎn)鏡開發(fā)出來了。所謂射電望遠(yuǎn)鏡，就是捕捉遙遠(yuǎn)星體發(fā)出的微弱光子來構(gòu)成圖像，相比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，射電望遠(yuǎn)鏡的特點是可以通過一系列放大器把微弱的信號放大，然后成像，這樣就可以看到比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡更遙遠(yuǎn)的物體。
看得越遠(yuǎn)，就看得越久，時間回溯得越長，結(jié)果就發(fā)現(xiàn)了恒穩(wěn)態(tài)理論中沒有的事物——類星體。類星體是非常遙遠(yuǎn)的星系——距離太陽系30億光年之外，看起來像是一個恒星，實際上是新生的星系。
