1912年,天文學家維斯託·斯裡弗首次發現,遙遠距離上的星系的光譜特徵普遍呈現紅色頻移,根據都卜勒效應,他推論這些星系正以極大的速度離地球而去。斯裡弗的發現說明我們的宇宙是動態的,宇宙不僅比原來想的要大得多,而且還以極大的速度在膨脹。到了1928年,天文學家埃德溫·哈勃通過對幾十個星系的分析,發現星系距離越遠,它離開地球的速度就越快,而且距離除以速度之比大約為一個常數,這個常數後來被稱為「哈勃常數」。
哈勃常數如今已成為宇宙學中最重要的常數,它代表宇宙膨脹的速率,知道了哈勃常數,就可以確定當前宇宙膨脹的速度。現在,經常看到有人說宇宙的膨脹速度超過了光速,筆者無從得知他們的數據從何而來,有什麼證據。事實上,自1990年哈勃空間望遠鏡升空以來,通過哈勃望遠鏡得到的數據,天文學家們計算出從1990年距今,宇宙又膨脹了億分之十三,也可能是億分之六點五。為何會出現兩個不同的數值?這兩個數值之間的差額說明了什麼?
實際上,之所以會出現兩個不同的宇宙膨脹數值,就是因為科學家們一直無法精確地確定宇宙的膨脹速度。上面已經說過,宇宙的膨脹速度是根據宇宙學中的哈勃常數來確定的,而哈勃常數又是通過觀測遙遠星系在距離越來越大時增速的速度來測量的。隨著時間的推移,儘管天文學家們聲稱在測量哈勃常數時的準確性越來越高,但遺憾的是,他們的測量結果仍然各不相同,而且不相同的地方比他們所稱的不確定性要大。
問題出在哪兒?問題並不在於測定遙遠星系退行的速度,而在於測定遙遠星系的距離。我們知道,通過觀測認為具有相同內在光度的某些天體,如某種特定類型星系中最明亮的恆星或球狀星團,又或者某類超新星,通過觀測它們的視光度來推斷它們的距離,它們看起來越暗淡,就說明距離越遠。這種方法是目前主流應用的方法,但是,運用這種方法所獲得的哈勃常數結果並不一致,那麼很顯然,天文學家現在並不能確定宇宙的膨脹速度,所謂宇宙的膨脹速度超光速,是純粹的謬論!
追根溯源,之所以不能準確測定遙遠星系的距離,還是因為天文觀測儀器的原因,雖然哈勃望遠鏡可算是人類技術運用的極致,但它本身還存在顯著的問題,比如振動過大、鏡面變形等等,這導致對星系距離的測量結果並不準確,所以,但凡天文尺度越大,誤差往往也就越大。那麼宇宙膨脹的速度到底是多大呢?誰也不能給出準確的結論,目前認為的哈勃常數僅為15千米/秒/百萬光年秒差距。
根據這個數值,一些宇宙學家認為,宇宙的膨脹並不是由任何類型的宇宙斥力造成的,而僅僅是由過去大爆炸的剩餘速度效應所產生的。而且受到物質間引力的影響,這種膨脹速度正逐漸變慢,但由於宇宙間物質密度很低,膨脹變慢的速度並不明顯。當前存在的宇宙加速膨脹說,以及宇宙膨脹速度超光速,我們有理由相信,這極有可能是觀測數據的誤差造成的,並不是肯定的結論。