为什么远处的星系比近处的星系的移动速度更快，这是否预示宇宙存在中心?

在上个世纪二十年代，天文学家哈勃发现，多数星系都具有光的红移现象。而且，该红移的大小与星系到地球的距离成正比。哈勃认为，这是光的多普勒效应，类似于火车鸣笛，其离开我们时，笛声有一个由高到低的变化。

根据观测，星系的平均红移约为0.1。由此推论，星系离开我的的平均速度约为光速的十分之一。为了解释上述现象，哈勃认为宇宙在不断地膨胀。如果是一个不断膨胀的气球，那么在气球表面上的任意一点，观察气球表面的其他点，都会使速度与距离成正比关系。于是，哈勃将速度替换了距离，得出来红移与速度之比为一个不变的常数，这就是著名的哈勃常数。

于是，根据气球模型和多普勒效应，虽然距离我们越远的星系，它们的移动速度就越快，但却并不意味着地球是宇宙的中心。在宇宙中任何一点的观测，其结果都是一样的，都是在相互的远离。这就是由宇宙大爆炸得出的结论。

然而，有一个问题，即在径向方向并不存在距离越远，速度越快的关系。而且，如果存在着光的多普勒效应，岂不意味着超光速现象存在？对此，哈勃会认为，这是空间的膨胀所导致的。光速相对于空间还是不变的，超光速部分仅只是随空间漂移的速度。

然而问题是，空间并非是连续的，其是由离散的最小粒子构成的。因此，光子的穿行，不存在漂移的问题。实际上，光子为了保持其相对于空间的速度不变，光速由原来的相对于光源以光速c运动，转变为相对于空间以光速c运动。光速实际提高了，光子的部分势能转化为动能。这就是光的运动红移。只是，由于光子的本征质量非常小，所以运动红移大约只有百万分之一的量级，不足以说明实际的观测值。

类似于我们在空气中奔跑时存在着风阻，光子在量子空间运动时，会与空间量子碰撞，从而损失了能量。这就是光的耗散红移。该红移与传播的距离成正比，与哈勃常数相吻合。因此，星光的普遍红移是由光的耗散红移产生的。该现象只意味着量子空间的存在，而与宇宙的膨胀与否无关。而且，耗散红移消除了径向速度不变的问题，使红移与距离之比完全对称。

其实，真正证明宇宙膨胀的证据，并不是星光的红移，而是物质的存在！虽然有爱因斯坦的质能变换公式，但目前的变换方向主要是质量转化为能量。因此，在过去一定存在着某种特定的环境，使能量转化为质量。这就是宇宙的大爆炸，宇宙膨胀的速度远大于其内部传播的速度，从而使局部远离平衡态，导致了耗散结构的形成，即使离散的空间量子聚集为封闭的物体。这就好比我们用勺子搅动，使杯中的水产生了气泡。

于是，与运动红移的解释相比，不再要求宇宙始终高速膨胀，因而更为合理。因为，持续的高速膨胀，既不符合爆炸的常理，也与星系的稳定存在相矛盾。宇宙的膨胀既快又短暂，其大部分时间都是相对平静的。宇宙最多只是缓慢地膨胀，该速度远小于光速。

总之，星光红移与距离成正比，并不意味着距离越远的星系离开我们的速度就越快。其只说明，存在着约束物体运动的量子空间。因此，星光的普遍红移，与地球所在宇宙中的位置无关。

为什么远处的星系比近处的星系的移动速度更快，这是否预示宇宙存在中心？

定于宇宙的起源，现在科学界主流的观点是137亿年前，我们的宇宙存在一个中心（说是中心也不准确，因为除了这个中心，没有任何其它空间），这个中心被称为奇点，随着奇点的爆炸，在极短的时间内释放出无数物质和能量，然后这些物质在释放能量的推动下向四周扩散开来，部分物质在相互引力的作用下开始聚集，逐渐演化为星云、恒星、行星、卫星等形态以及运行规律多样的天体，共同构成了缤纷多彩的宇宙世界。

由于宇宙演化的时间尺度非常大，因此在很长的历史时期内人们并未发现到宇宙膨胀的现象和证据。直到上世纪20年代，美国天文学家哈勃通过长期的观测，发现了一个奇怪的现象，那就是距离地球越远的天体，在它们发出的可见光谱到达地球之后，光谱向红端移动的幅度就越大。

在之前的物理研究中，人们早就发现运动中的光源，其发出的可见光光谱会随着与观测者距离的远近，发生相应的波长增加或者缩短的现象，即光源远离观测者，所观测到的光波长会增加，那么相对于光源静止时的同一谱线时，就有向较长波长方向移动的趋势，也就是向红端（红光波长较长）移动，人们将这一现象叫作红移；反之，当光源逐渐靠近观测者，那么所观测到的光波长会缩短，有向蓝端移动的趋势，这种现象被称为蓝移。

哈勃根据这种光谱现象，推断出距离地球越远的星体，其远离地球的速度就越快，从而为证实宇宙不断膨胀提供了有力的证据。

1929年，哈勃根据长期的观测，根据星系退行速度、与地球距离之间的关系，测算出二者存在的正比规律，并给出了测算值H＝500，这个值就是哈勃常数。在随后不断深入的天文观测中，众多科学家和研究机构，一直对哈勃常数进行修正。

• 1931年，哈勃和哈马逊通过测定，将H值修正为526。

• 1958年，桑德奇调整了最亮星标所在的位置，参照星系与地球的距离一下子增大了很多，于是H值降为75。

• 1976年，桑德奇又采用了另外的方法测量目标星系与地球的距离，修正H值结果为55。

• 2006年，马歇尔太空飞行中心应用钱卓X射线天文台，对距离地球百万秒差距（Mpc）处的星系远离地球的速度进行测量，结果为 77（km/s）/Mpc。

之所以H值的变动范围很大，主要原因在于使用了不同的距离测算指标，而对距离的测算又受到了不同星系在组成结构、年龄、演化过程影响，从而距离与绝对星等之间的关系发生了不同模数的匹配。最近的一次对H值的修正，是2013年时，欧洲航天局利用普朗克卫星，对距离地球百万秒差距（Mpc，326万光年）处星系远离地球的速度重新进行了精密测定，修正后的H值为67.77（km/s）/Mpc，误差值在正负1.3数值之间，这个数据也就是在326万光年处宇宙相对于地球的退行速度。

而在可观测宇宙范围之内，应用啥勃常数，可以推测出在可观测宇宙的边缘，其退行速度达到了每秒96万公里，这个数值相当于光速的3倍。

目标星系距离地球越远，从计算出的退行速度来看就越快，之所以会发生这样的现象，主要原因还在于以地球为中心进行观测的结果。如果我们把可观测宇宙内的目标星系与地球之间的直线，划分为以326万光年为间隔的若干线段，那么每个线段上的相邻点之间的退行速度都是每秒67.77公里。那么，每两个点之间的退行速度就会是两个67.77的数值叠加，以此类推，以观测者为中心，距离越远的区域，则叠加的退行速度也就越多，观测起来退行速度也越来越快。

可以做个简单的吹气球实验，我们选择气球的一个点为中心，沿着这个中心向四周划分若干“直线单元”，在每条“直线单元”上再标注若干点，那么在吹气球的过程中，与这个中心相邻的点就越逐渐远离中心，而且与这个中心相邻的点，与外围的点之间也会出现逐渐远离现象，那么相对应的，中心的点与外围的点之间就会出现退行速度的叠加，在相同时间段内，中心点与最外围点之间的退行速度，就会远远超出气球上任意两点之间的远离距离，而且距离越远的点，其远离速度就越大。

通过这个类比实验，我们可以看出，宇宙的膨胀速度虽然在一定的时间尺度内是稳定的常量，但是基于不同的观测参照系统，与观测者所在地的远离速率是不尽相同的。

月球围绕地球运转，从一定程度上地球是地月系统的中心；地球围绕太阳公转，可以说明太阳是太阳系的中心；太阳系围绕银河系中心旋转，也可以说银河系中心的黑洞是银河系的中心。那么是不是可以应用这种类推的方法，找到宇宙的中心呢？我觉得不能，主要原因还是在于我们选择的观测角度问题。

一方面，我们找不到所有宇宙物质共同围绕运转的核心，在更广阔的宇宙空间尺度内，除了万有引力的作用之外，科学家们还提出了暗物质和暗能量的推测，因为从目前宇宙的退行速度来看，奇点大爆炸的能量不足以支撑，而且星系之间的引力作用有时也会出现解释不通的引力波动问题。暗物质和暗能量的存在，或许能够解释推动宇宙膨胀和星体之间引力作用的平衡问题。

另一方面，宇宙的膨胀是不均匀的，虽然最初的奇点大爆炸是各向同性，在宏观层面、中观层面和微观层面，能够决定物质运动规律的主导作用力是不同的，在各种作用力的影响下，不同区域、不同组成、不同密度的星系，其相互之间的距离变化的规律根本不具备一致性，因此，即使能够找到当初奇点大爆炸的位置，也不能够说明这个位置就是宇宙的中心。

距离地球越远的星系，其观测到的运行速度越快，这主要是由于宇宙膨胀的叠加效应决定的，是以地球为中心进行观测的结果。而这个中心，是以观测者所处的位置人为定义的，不同的观测点，其观测到的目标星系运行速度是不一样的。因此，宇宙只有人为设定的观测中心，没有物理意义上的实际中心。

宇宙起源于大爆炸，目前的宇宙正在加速膨胀，没有被引力束缚在一起的物质结构都是加速远离我们。这段话是我们经常能看到对宇宙现状的描述，虽然这句话没有问题，但很容易被人误解并想象成，如炮竹爆炸、炸弹爆炸后产生的碎片正在远离爆炸的中心，所以会让人觉得宇宙存在中心，甚至是地球就是宇宙的中心，因为我们不管从地球上的那个方向上看，所看到的物质密度以及星系远离我们的情况都是一样的。那么这是否能说明宇宙存在中心呢？或者说地球就是宇宙的中心？

其实在牛顿提出万有引力之前，关于宇宙的状态，到底是静止的还是在整体收缩或膨胀，没有人去考虑这个问题，一方面是由于当时我们对宇宙的了解甚少，还存在建立完善太阳系模型的阶段，另一方面就是我们根本不知道宇宙中的物质会互相产生吸引力，那么也就不会去考虑这个吸引力会对宇宙中的物质产生什么样的后果。

牛顿万有引力的提出可以说是牛顿思想的一次巨大的跳跃，因为我们常人每天都能看到物质在地球上下落，但我们根本想不到是物质之间无形中产生了力的作用。牛顿能想到这个问题，是因为牛顿首先对三大定律的提出，以及深刻认识和理解。

我们知道一个物体在没有受到任何净外力的情况下，它会一直保持最初的运动状态，要么静止要么匀速直线运动。根据这一点我们就能知道，一个物体要是没有受到任何的力，那么它完全可以漂浮在空中不用往下落，保持自己最初的状态。牛顿发现任何物体往下落的根本原因是它受到了一个往下的净力，因此根据这个思想牛顿就提出了万有引力，两个物体之间会产生吸引力。

万有引力的发现就随即给人们带来了一个全新的问题，宇宙中的物质互相之间会产生引力，如果在一个有限的空间内分布着不均匀的物质，那么宇宙最终会塌缩到一个点上，其实牛顿也考虑过这个问题，但并没有深入的去研究，毕竟牛顿至死都不知道质量物质之间为何会产生引力。牛顿把它归功于上帝的杰作。

这个问题一直就延续到了20世纪初的爱因斯坦身上，只要是研究引力的都逃不过这个问题，因为只要有引力的存在宇宙就不可能是静止的，必须会在引力的作用下塌缩，而爱因斯坦更相信一个静止的宇宙，因此它在自己的引力方程中加入了宇宙常数这个量来平衡物质所产生的吸引力。爱因斯坦从理论上解决了问题，但真实的宇宙真的是静止的吗？

1923年埃德温·哈勃在威尔逊天文台观测了天空中最大螺旋星云M31，并根据人们已经掌握的变星周光关系发现，这个螺旋星云距离我们足足有数百万光年，也就是说之前人们一直认为的银河系中的模糊星云，其实是宇宙中独立的大型星星岛屿，哈勃的发现让人类的视野和认知走出了银河系，来到了深邃的宇宙空间。

不仅如此，变星可以为我们测量遥远星系的距离，而星光发生的红移（多普勒效应）让我们知道了遥远的星系正在远离我们。至此，我们有了一个充满星系，并且在不断膨胀的宇宙。爱因斯坦所认为的宇宙常数其实确实存在，不过不是用来平衡引力效应的，而是用来导致宇宙膨胀的。

哈勃发现宇宙正在膨胀的事实，为大爆炸理论的诞生奠定了坚持的基础，这个其实理解起来也十分简单，现在的宇宙在膨胀，星系的距离越来越远，空间温度越来越低，那么我们反过来思考，在宇宙的过去，是不是空间越小、物质靠的更近、密度更大、辐射的波长越短、宇宙的温度越高，这就是大爆炸思想的来源。

不过我们常说的大爆炸指的是物质稠密、温度更高的宇宙状态，而不是说真的发生了某种爆炸，而且大爆炸并不是物质在加速远离对方，而是空间在膨胀导致了物质的互相远离。这一点我们可以考虑下粘在气球上的硬币，当气球膨胀时，硬币会互相远离，而远离的速度正是和它们之间的距离成正比。

因此，不仅在地球上，我们在宇宙中的其他任何地方看目前正在膨胀的宇宙，都会发现同样的效果，离我们近的星系远离的速度慢，离我们远的星系远离的速度更快。如果宇宙中有其他的智慧生命，要是以这个方法去判断宇宙的中心，那么它们也会认为自己所生活的星球是宇宙的中心。

导致宇宙膨胀，也就是空间和时间诞生的过程要早于宇宙大爆炸，这个阶段被称为宇宙暴涨时期，此时的宇宙没有所谓的物质、反物质和辐射粒子，而是充满了巨大的真空能量，真空能量导致了宇宙空间呈指数暴涨的开始，在极短的时间内整个宇宙的范围就膨胀到了银河系的大小，并且空间的暴涨也将量子波动拉扯到了宇宙的各处。

在暴涨结束以后，真空能量衰变到物质中，也就是真空能量创造了热大爆炸状态，这个过程被称为在加热阶段，而被拉扯到空间各处的量子微小波动诞生了宇宙物质微小的不均匀状态，这些微小的密度波动就是目前我们能看到的各种物质结构的种子。这也是为什么我们常说宇宙是各项同性的，各个方向上看，都有相同的物质密度。原因正是，宇宙在诞生时期，热大爆炸状态发生在空间各处，而各处的密度波动十分微小，宇宙整体来说是物质分布是比较均匀的，只存在非常小的密度差异。

如果我们以各个方向同性的观点来认为地球是宇宙的中心，那么在其他星球上的生命也会这么认为。

关于宇宙有没有中心这个问题，科学界一般很少去讨论，因为没有啥实际意义，而解答这个问题常有的方法就是讨论我们宇宙的大小以及形状，就跟我们讨论地球的大小和形状是一样的。比如，我们知道了地球的形状，就能知道地球的中心在哪。其实宇宙也一样。

不过为什么说讨论宇宙没有意义呢？因为我们通过对宇宙微波背景辐射的观察，发现这些冷点和热点光线在穿越了数百亿光年到达地球以后并没有发现其有任何的弯曲，所以我们目前认为可观测宇宙是十分平坦的。但是可观测宇宙的形状是平坦的，就能说明整个宇宙就是平坦的形状？

并不能！例如我们在地球上看到大地是平的，是否能说明真实的地球就是一个平面？其实这个道理是一样的，可观测宇宙的0曲率只能说明真实的宇宙范围要比可观测宇宙大得多。所以，只能说我们人类真的是太过于渺小，我们根本无法测量真实宇宙的大小和形状。也没有办法去谈论宇宙的中心在哪！所以，科学家不去谈论这个问题，毕竟宇宙有多大我们并不知道。

不过可以肯定的是，如果宇宙中没有更高维度的空间，那么我们的宇宙肯定存在一个中心，这里需要注意的是，我们讨论的是我们的宇宙！暴涨理论提出，还有可能存在多元宇宙，而多元宇宙所存在的母宇宙的中心，我们人类是永远不会知道的。

如果宇宙中存在更高维度的四维空间，而三维空间只是四维空间的一部分的话，那么我们人类也永远不会知道宇宙的中心在哪，因为这个中心存在于四维空间中。

你这个所谓的为什么不成立，过着不是事实，你是在暗示一种膨胀理念的集体吧？

较近的天体太阳内的行星运行角速度从地球的观察肯定大于任何遥远的天体。具体说遥远天体的运行速度应当如是观。

我们太阳系体现于银河系总体体系运动的一致性范畴内。也就是说银河系的规则运动是一致的，大都是一致的，我们在银河系的共同稳定的旋转中而感受彼此恒星的相对运动。

而遥远的天体，基本是判断星系总体的运动了！于是这个星系的总体运动体现于人们的意识判断。要说遥远的天体一定运动快，如何分析这个快？还是看见的星系运动的快啊！

我们对遥远星系的判断，基本上体现于意识误差，意识界也对误差的空间体系中！也就说我们对遥远的星系发生的观察不具有对事物判断的绝对依据了！因此无法说遥远的究竟。

这是个脑筋急转弯的问题，只是一下子没转过来弯，事实上，如果你仔细想想，恰恰相反。星系的退行速度是基于宇宙的膨胀速度，是与距离成正比的。下面我举个简单的例子解答一下。

在我们大脑的思维里，一般来说主要有三种运动方式，匀速、加速、静止。速度与距离成正比这种方式在生活中不常见，稍微有点抽象。

如果把“远处的星系以比近处的星系更高的速度移动”这种方式倒放回来，确实会得到一个点，就是奇点，这也是宇宙大爆炸理论的依据，所以有时候突然一想，确实倒放回来有个“终点”，那么宇宙就存在中心了，也是正常思维现象。但是如通过星系的速度计算倒放回去，你会发现中心并不在地球上，而且方向也不对。对于在宇宙的任意一点上都遵循着其他星系退行速度与距离正比，地球并非特殊的存在。

当一辆消防车像我们驶来的时候，我们会发现其声音会越来越尖锐，当它离我们远去时，其声音会越来越低沉，这是多普勒效应，观察下图声波的变化。

光是一种电磁波，当星系相对我们运动时，也会发生光的多普勒效应。离开时，波长变长，靠近时，波长短，不同的波长的光，颜色会发生变化。

20世纪20年代末，哈勃发现来自遥远星系的光到达地球时会变成红色，使人们意识到星系间正在彼此远离。

哈勃通过光谱计算了大量星系退行的速度，做了一张表发现了一个线性的相关性，即速度与距离成正比，由此拉开了宇宙膨胀的序幕。

在哈勃之后，随着设备越来越先进，加上大量的人力物力，宇宙膨胀速率越来越精准，目前为H=67.80±0.77km/s/Mpc(Mpc：百万秒差距，约326万光年)。宇宙膨胀如同气球一样，大量的星系在气球中，跟随气球膨胀，我们可以在大脑中想象一下，吹气球的场景，星系间的间距彼此互相拉大，距离越远单位时间内拉大的程度越大。

现在我们回过头来想想，如果远处和近处的星系以同样的速度远离我们，我们在宇宙中就会有一个特殊的位置。我们之所以不特殊，恰恰是因为那些遥远的星系以近似与它们的距离成比例的速度远离我们。

• 思维实验1

假设：一个离这里有10百万秒差距(Mpc，大约300万光年)，另一个离这里有20百万秒差距(Mpc，大约300万光年)，方向相同。离这里10mpc的正以700千米/秒的速度远离我们。如果另一个星系以同样的速度，也以每秒700公里的速度远离我们，想象一下会发生什么情况？

在这种情况下，两个星系不会产生相对移动。

假设你住在离我们10mpc远的星系，你会看到我们的星系以700公里/秒的速度远离你，但是另一个星系，在相反的方向，相对于你静止不动。这说明宇宙在这两个星球之间没有膨胀，这在膨胀宇宙中是极其诡异的，反而这样才是不平衡、不对称的观点。

同样地，假设你生活在离我们20 Mpc的星系上，你会看到我们(离你20 Mpc远)以700公里/秒的速度移动，但离你更近的星系，在离你10 Mpc的地方，会静止不动，同样又出现了不对称、不平衡。

总之，在这种情况下，我们在银河系中的位置将是特殊的:我们才是唯一一个相对所有其他星系都在移动的星系。

• 思维实验2

现在想象另一种情况，一个遥远星系的后退速度与它的距离成正比。再以这两个星系为例:一个在10 Mpc速度下以700公里/秒移动，另一个在20 Mpc速度下以1400公里/秒移动。

现在想象一下，我们住在离这里10个Mpc的星系里。你会看到我们的星系以每秒700公里的速度移动;你会看到另一个星系，在相反的方向，也是在10 Mpc，以700公里/秒的速度远离你。

最后，想象一下住在离这里20 Mpc的星系里。你会看到我们的星系在20 Mpc，以1400公里/秒的速度移动;在同样的方向，但离你更近的地方，星系以每秒700公里的速度移动。

换句话说，在这种情况下，从所有三个星系看宇宙都是一样的:也就是说，从每一个星系看，其他星系似乎都在以与它们的距离成比例的速度后退。

因此，几乎自相矛盾的结论是，在宇宙中没有任何星系是特别的，每个星系都可以把自己看作是自己观测到的宇宙的中心，因为其他星系都在对称地远离它。在此下图中可以看到，无论您使用哪个“星系”将两个图像对齐，该星系都将显示为星系扩展的“中心”。