宇宙学 - 膨胀的宇宙
宇宙学是对宇宙的研究。追溯历史，关于宇宙起源有多种学派。许多学者相信稳态理论。根据这个理论，宇宙总是一样的，它没有开始。
而也有一群人相信宇宙大爆炸理论。该理论预言了宇宙的起源。有证据表明大爆炸存在热遗漏辐射，这再次支持了该模型。大爆炸理论预测宇宙中存在丰富的轻元素。因此，根据著名的大爆炸模型，我们可以说宇宙有一个开始。我们生活在一个不断膨胀的宇宙中。
哈勃红移
1900 年代初期，最先进的望远镜——威尔逊山 (Mt Wilson ) 100 英寸望远镜是当时最大的望远镜。哈勃是使用该望远镜工作的杰出科学家之一。他发现银河系之外还有星系。河外天文学只有 100 年的历史。威尔逊山是帕尔默天文台建成之前最大的望远镜，拥有 200 英寸的望远镜。
哈勃并不是唯一观察银河系外星系的人，赫马森帮助了他。他们开始测量附近星系的光谱。然后他们观察到银河光谱处于可见波长范围内并连续发射。连续谱的顶部有发射线和吸收线。根据这些线，我们可以估计星系是远离我们还是朝我们移动。
当我们获得频谱时，我们假设最强的谱线来自H-α。从文献来看，最强的谱线应该出现在6563 Å处，但如果该谱线出现在7000 Å左右的某个位置，我们可以很容易地说它发生了红移。
从狭义相对论出发，
$$1 + z = \sqrt{\frac{1+\frac{v}{c}}{1-\frac{v}{c}}}$$
其中，Z 是红移，无量纲数，v 是衰退速度。
$$\frac{\lambda_{obs}}{\lambda_{rest}} = 1 + z$$
哈勃和赫马森在他们的论文中列出了22 个星系。几乎所有这些星系都表现出红移。他们绘制了速度 (km/s) 与距离 (Mpc) 的关系图。他们观察到线性趋势，哈勃提出了他著名的定律如下。
$$v_r = H_o d$$
这就是哈勃红移距离关系。下标r表示径向膨胀。其中，$v_r$是后退速度，$H_o$是哈勃参数，d是星系距我们的距离。他们得出的结论是，如果宇宙的膨胀率是均匀的，那么遥远的星系远离我们的速度会更快。
扩张
一切都在离我们远去。星系不是静止的，总是存在一些膨胀谐波。哈勃参数的单位是km sec -1 Mpc -1。如果一个人走出 – 1 Mpc 的距离，星系将以 200 公里/秒的速度移动。哈勃参数给我们提供了膨胀率。根据 Hubble 和 Humason，$H_o$ 的值为 200 公里/秒/Mpc。
数据显示所有星系都在远离我们。因此，很明显我们处于宇宙的中心。但哈勃并没有犯这个错误，按照他的说法，无论我们生活在哪个星系，我们都会发现所有其他星系都在远离我们。因此，结论是星系之间的空间膨胀，并且不存在宇宙中心。
扩张正在各地发生。然而，也有一些力量反对扩张。化学键、引力和其他吸引力将物体固定在一起。早些时候，所有物体都靠得很近。考虑到大爆炸是一种冲动力，这些物体将相互远离。
时间尺度
在局部尺度上，运动学受重力控制。在原来的哈勃定律中，有一些星系表现出蓝移。这可以归因于星系的综合引力势。引力使事物与哈勃定律脱钩。仙女座星系正在向我们走来。重力试图减慢速度。最初扩张速度放缓，现在扩张速度加快。
因此就有了宇宙混蛋。对哈勃参数进行了一些估计。90 年来，它已从 500 公里/秒/Mpc 发展到 69 公里/秒/Mpc。价值的差异是因为低估了距离。造父变星被用作距离校准器，但是造父变星有不同类型，并且在估计哈勃参数时没有考虑这一事实。
哈勃时间
哈勃常数为我们提供了对宇宙年龄的现实估计。如果星系以相同的速度移动，$H_o$ 将给出宇宙的年龄。$H_o$ 的倒数为我们提供了哈勃时间。
$$t_H = \frac{1}{H_o}$$
替换 $H_o 的现值，t_H$ = 140亿年。在宇宙诞生之初，膨胀率一直保持不变。即使这不是真的，$H_o$ 也给出了宇宙年龄的有用限制。假设膨胀率恒定，当我们绘制距离和时间之间的图表时，图表的斜率由速度给出。
在这种情况下，哈勃时间等于实际时间。然而，如果宇宙过去膨胀得更快而现在膨胀得更慢，哈勃时间给出了宇宙年龄的上限。如果宇宙之前膨胀缓慢，现在加速膨胀，那么哈勃时间将给出宇宙年龄的下限。
$t_H = t_{age}$ − 如果膨胀率恒定。
$t_H > t_{age}$ - 如果宇宙过去膨胀得更快而现在膨胀得更慢。
$t_H < t_{age}$ - 如果宇宙过去膨胀得较慢而现在膨胀得较快。
考虑一组 10 个星系，它们与另一组星系的距离为 200 Mpc。星团内的星系永远不会得出宇宙正在膨胀的结论，因为局部星系团内的运动学受引力控制。
需要记住的要点
宇宙学是对宇宙的过去、现在和未来的研究。
我们的宇宙已有约 140 亿年的历史。
宇宙在不断膨胀。
哈勃参数是宇宙年龄的度量。
H o的当前值为69 kms/sec/Mpc。