我们现在可以知道，哈勃看到的那些星系的红移现象，并非是多普勒效应。而是因为宇宙的膨胀，光波被逐渐拉长。还记得上一章我们讨论的那个尺度因子a吗？光波的红移，与尺度因子有关。尺度因子随着时间在不断地变化，因此光波的波长也随着时间在逐渐变化，并不是一蹴而就的，但是多普勒效应则不是这样，从飞驰的汽车上发出的声波，可以说是一步降到位，声音离开了汽车以后，波长就一直保持稳定，并没有发生变化。这与宇宙膨胀导致的渐渐被拉大是有区别的。
图12-7 勒维特和同事们
图12-8 仙女座大星系和卫星星系
能得到泡利的好评实属不易，泡利那张嘴，基本没说过别人好话，但是钱德拉塞卡在英国还是混得不如意。1937年干脆再次漂洋过海去了美国，在芝加哥大学干了后半辈子，当了叶凯士天文台（图12-13）的领导。叶凯士天文台是附属于芝加哥大学的，他时常要奔波两地，十分辛苦。他一生发了几百篇论文，是个非常努力的科学家，也教授了无数的弟子，很多学生的成就都超过了他这个老师。钱德拉塞卡有一段时间常常独自开车从叶凯士天文台顶风冒雪回到芝大校园，一进教室就看到两张年轻的脸庞，一个叫杨振宁，一个叫李政道……
旅途漫漫，钱德拉塞卡在船上一直在思考一个问题，那就是有关恒星末日的问题。一个年老体衰的恒星，将会有怎样的结局呢？当时的天文学界一致认为，像太阳这样的恒星进入晚年以后，会变成一颗白矮星。恒星越大，那么燃烧就越猛烈，因为恒星越大，自身引力也就越大，如果燃烧不够猛烈，根本就扛不住自身的引力。猛烈燃烧产生高温，物质运动剧烈，产生的压力可以对抗住自身引力，一个天体就可以平衡稳定地存在下去。我们观察到宇宙中大部分恒星都符合这个规律，只有少数例外。体积小重量轻的，多半温度也很低，颜色上偏红色。体积大温度高，颜色多半偏蓝色。正因为大恒星燃烧剧烈，因此寿命普遍不长，有个几千万年就烧光了。反倒是像太阳这样的天体，可以温和地慢慢烧上一百亿年。这也充分说明了宇宙的一个基本法则——“出来混，总要还的”，想要光鲜亮丽，那么必定要付出惨痛的代价。
图12-10 红移
当然很多东西在当时是看不清楚的，比如说“星云”。康德说星云也是恒星组成的星系，有人则不同意这种说法，他们认为，既然叫“星云”，那就是一片云。
不过呢，他对天文学最大的贡献还不是这个，而是学会了拉赞助。他游说金融家C·T·叶凯士出资建造了叶凯士天文台，并安装了世界上最大的1米折射望远镜（1897年落成）。还游说商人胡克和卡内基基金会共同出资在威尔逊山天文台建成100英寸（2.54米）的反射望远镜（图12-3），1917年建成之后的三十一年中它一直是世界上最大的望远镜。1928年他筹款建造200英寸（5米）望远镜和帕洛马山天文台，该望远镜直到1948年才建成，背后出钱的是洛克菲勒基金会，为了纪念海耳，望远镜被命名为海耳望远镜（图12-4）。天眼巨镜，成为窥探宇宙奥秘的独门利器。当然，我们可以解读出洛克菲勒与卡内基比赛花钱的味道，建大望远镜的事儿，两家没少掰腕子。
赫歇尔还做了一项在当时非常有影响的工作，那就是对星云的观测。他使用当时首屈一指的反射望远镜（图12-1）观测那些“云雾状天体”（当时也有人称之为“无星的星云”），一共选择了二十九个观测对象，结果，它们中的绝大多数都分解为一个个暗弱恒星的集合体。赫歇尔认定“星云”就是星系，他认为，一些在现在的望远镜中无法分辨出恒星的“星云”，是因为现在的望远镜还不够大，分辨率还不够高，将来更大的望远镜中也许会分辨出其中的一颗颗恒星。由于赫歇尔的声望，他的结论一发表就产生了很大的影响。
图12-6 三角法测量距离
现代的天文爱好者，很喜欢在秋天拍摄仙女座大星云的照片，从目镜里观察，只能看到模模糊糊的一个亮斑。如果真的用冷冻CCD经过长时间曝光和叠加计算，呈现在我们面前的仙女座大星云会是个非常美丽的大漩涡，面积比月球的视面积还要大好几倍（图12-9）。肉眼即使通过望远镜，也只能看到星系的核球部分，旋臂是看不到的。
图12-13 叶凯士天文台有世界上最大的折射望远镜，看看下方合影的里面有没有熟人
爱丁顿老师昂首阔步走上讲台，在众目睽睽之下，把手中钱德拉塞卡的论文撕成了碎片。他直接宣称钱德拉塞卡的东西是一派胡言，理论非常古怪，坚决不能接受。下边哄堂大笑，大会的主持人甚至没给钱德拉塞卡申辩的机会。爱丁顿事先跟爱因斯坦通了气，大概得到了爱因斯坦的支持，因此对钱德拉塞卡一点儿都不客气。散会以后，好多人去安慰钱德拉塞卡，大家伙儿留点神吧，千万别让钱德拉塞卡去河边啦，楼顶啦……总之，千万要阻止他想不开。
海耳在芝加哥大学当过教授，学生里面有不少人很仰慕海耳的贡献，有一个年轻人就是因此喜欢上了天文学。海耳几年后去了叶凯士天文台当台长，这个年轻人二十八岁的时候也去了这个天文台当研究生，不巧的是海耳去了威尔逊山天文台继续搞更大的望远镜。后来美国参加一战，这个年轻人当了两年的兵。到了1919年，这个小伙子来到了加州威尔逊山天文台工作。他倒是追随着海尔的脚步，海耳到哪儿，他就奔着哪儿去，这个小伙子，就是后来大名鼎鼎的“哈勃”（图12-5）。
1761年，德国学者朗伯提出了一种无限阶梯式的宇宙模型，他认为太阳系是第一级体系；太阳及其周围的许多恒星构成的恒星集团是第二级体系；银河系这种庞大的恒星集团的总和，构成了第三级体系；第四级、第五级以此类推直至无穷。
欧洲经济当时也好不到哪里去，德国也乱糟糟的。爱因斯坦到美国加州理工讲学，觉得美国学术环境也还不错，他考虑半年在美国，半年在德国，但是当时排斥犹太人的情绪已经开始在德国抬头了。世道不好，人们总喜欢找替罪羊，犹太人那还不就是替罪羊的最佳人选吗！后来爱因斯坦察觉到苗头不对，就留在了美国没回去。这是后话了，按下不表。
图12-3 威尔逊山胡克望远镜，口径2.5米
钱德拉塞卡博士生毕业以后，就留在了剑桥大学三一学院当研究员，跟着当时著名的天文学家、物理学家爱丁顿。爱丁顿因为观测日全食的星光偏移，从而验证了爱因斯坦的广义相对论，名声大噪，在这方面，他非常自负。钱德拉塞卡后来回忆，他问爱丁顿：“据说世界上只有三个人懂广义相对论，是这样吗？”爱丁顿一皱眉，他回答，他在想那第三个人是谁。言下之意，想不起来第三个人是谁。这就意味着，并不存在第三个懂得广义相对论的人，弦外之音就是天下懂得广义相对论的人也就爱因斯坦与他二人而已。是不是有点像三国演义里面的孟德公那一句“唯使君与操耳”？日后一个让钱德拉塞卡终生难忘的奇耻大辱皆因这个自负的爱丁顿老师而起。
图12-1 赫歇尔的“大炮”——反射望远镜
爱因斯坦后悔加入这个宇宙常数之余，也发现了一个现象：某人拿着不带宇宙常数的方程计算一遍，立马就会有人拿带着宇宙常数的人再算一遍。里外里论文数量多了一倍，他不留神放进去的宇宙常数就成了刷论文数量的利器。不过，老爱就是老爱，犯错误都犯得非常潇洒帅气。日后这个宇宙常数会成为暗能量的一个重要的候选者，这恐怕真有点塞翁失马的辩证法味道了。科学家也是人，也会犯错误，也会有情绪，他们也并非生活在真空之中，社会的发展与变迁都会对他们造成影响。
钱德拉塞卡来到了英国，跟随剑桥大学三一学院的拉尔夫·福勒学习。拉尔夫·福勒是狄拉克的老师，钱德拉塞卡就成了狄拉克的师弟。拉尔夫·福勒和狄拉克在1926年就研究过白矮星，有关白矮星的理论计算就是这个福勒搞出来的。狄拉克师兄指点钱德拉塞卡：不妨去哥本哈根理论物理研究所走上一遭，那里可是量子力学的重镇。钱德拉塞卡就去哥本哈根，在玻尔的研究所工作学习了一年，对量子力学有了深刻的认识。
图12-11 哈勃的原始图表
十九世纪九十年代，哈佛大学天文台招募了一些聋哑女性对天文台拍摄的照相底片进行测量和分类工作（照顾残障人士就业），1893年勒维特（图12-7）作为残障人士之一参加了这项工作。勒维特在工作中注意到，小麦哲伦云中的一些变星光变周期越长，亮度变化越大，这些变星被称为造父变星，他们的光度会发生周期性的变化。1908年，她把初步观测结果发在哈佛大学天文台年报上。要知道小麦哲伦云的范围并不大，是银河系的一个卫星星系，我们在地球上，基本可以认为小麦哲伦云里面的星星远近都差不太多，一个天体看起来亮，那就是真的亮。经过进一步研究，最终于1912年确认了造父变星的周光关系。到了1915年，天文学家们就用造父变星作为标准烛光，计算出了银河系的大概范围。
这时候一个音乐家站出来了，他叫赫歇尔，是个半路出家的天文学家。他最大的本事是磨制望远镜，家里都变成望远镜作坊了。他磨制的望远镜，让英国格林尼治天文台都羡慕不已。他一共出售了几十个望远镜来补贴家用，还把他弟弟妹妹和儿子都拉下了水，全家老少一起研究天文学。赫歇尔最有名的贡献是发现了天王星，不过，他还对恒星和星云也做了大量的研究，坚持不懈地对天上的星星做了统计。他通过一千〇八十三次观测，一共数了六百八十三个取样天区中的十一万七千六百颗恒星，获得了丰富的观测资料。他发现银河附近的星星比其他地方的星星多得多，天空中的星星并不是均匀分布的。1785年，赫歇尔给出了一幅扁平、轮廓参差不齐、太阳居中（这是错误的）的银河结构图，首次用观测证明了银河与众多恒星确实构成了一个天体系统，这就是银河系。
海耳最大的贡献，就是忽悠一帮子富豪掏钱建立天文台，建造大望远镜。这些大望远镜获得的成果，远远超过了他自己单打独斗。天文学毕竟是一门观测的科学，没有趁手的家伙是玩不转的，谁的望远镜大，谁就容易出成果。美国人的思路也很清晰，理论水平不如欧洲不要紧啊，咱们先搞实践。天才的脑袋瓜子千金难买，仪器设备是可以砸钱堆出来的。
美国人有钱了，在工业技术方面突飞猛进，可是在理论科学方面就显得薄弱了。他们羡慕人家欧洲人底蕴深厚，理论科学的中心一开始在英国（牛顿、胡克那一批），慢慢地转到了法国（拉普拉斯，拉格朗日，拉瓦锡等），再之后又转到了德国（普朗克、能斯特、爱因斯坦等）。美国差得好远，不过美国人有钱啊！咱们可以农村包围城市，先从实验性的观测性的东西下手，然后再往理论方向突破。美国人就是这么干的，他们有钱任性。特别是美国人出了一个天文学家叫海耳，这个海耳在研究太阳方面有非常大的贡献，发明了单色光照相机。有了这东西，就可以看到过去难以观测的太阳色球层，俗称叫“日珥镜”。日珥的爆发就是在色球层才能看到。
大概1927年左右，量子物理学蓬勃发展，领军人物就是哥廷根大学跑出来的一批娃娃博士：泡利是1900年生人，海森堡是1901年出生，狄拉克1902年出生。这一批“00”后年轻有为，大有后来居上的意味。1927年以后，就是这帮物理学男孩的天下。后来玻尔跟爱因斯坦在索尔维会议上还有几次著名的大辩论，那是有关量子力学领域“上帝扔不扔骰子”的问题，玻尔虽然不善言辞，但是与老爱辩论从来没有输过，爱因斯坦铩羽而归，终究年岁不饶人，他老了。
当然并不是每个年轻人都像汤博那样幸运，工作几年就能成为励志传奇，比如另一个年轻人就相对坎坷多了。那时候的印度还在英国的统治之下，大概包括现在的印度、巴基斯坦、孟加拉的版图范围。有一个年轻的印度学生来到英国求学，这个小伙子叫钱德拉塞卡。他的出生地拉合尔按照现在的国界划分，应该是在巴基斯坦境内，不过大家还是称他为印度裔学生。那时候英属印度能上大学的人不多，他家全是知识分子，有条件受到良好的教育。钱德拉塞卡考入英国剑桥大学三一学院，到那里读博士。
天文学界两百年也搞不清楚的事，终于水落石出。那些望远镜里没法分解成一颗颗恒星的星云，的确是弥漫的气体云，是我们银河系里面的天体。那些螺旋形状的模糊天体，是与银河系不相上下的星系。
早在伽利略那个时代，伽利略通过望远镜就看到了大量的恒星，比肉眼看到的要多得多。后来哈雷又发现，这些恒星也不是不动的，其实它们也在运行，恒星也是天体。既然如此，那么恒星也有远近，也有组织结构。后来有人提出，看来这些恒星并不是孤立存在的，它们之间应该存在着某种联系。
图12-9 仙女座大星系和月亮视觉大小对比
图12-2 行星状星云
天文台领导把那种枯燥且技术含量低的工作分派给了汤博，汤博就靠着他的耐心努力与认真细致，年复一年地玩着“大家来找茬”的游戏（比对照片），最终发现有一个小黑点（底片是黑白颠倒的）发生了移动，于是一颗新的行星——冥王星被发现了。这妥妥的是美国梦的典型，励志的光辉榜样啊。1931年，迪斯尼就把米老鼠家的宠物狗起名字叫“Pluto”，就是冥王星的意思，可见此事在社会上的影响之大。冥王星这名字是报纸上征集来的，来自一个英国小女孩的奇思妙想，用冥界之主来描述冷暗遥远的深空行星，那是再合适不过了。
图12-5 哈勃在观测
然而，毕竟还是有大量的星云无法分解成一颗颗恒星，因此这事没有定论，到底星云是个什么东西？赫歇尔就发现一个星云，中间一颗恒星，周围有云气状的结构。赫歇尔麻爪了，看来的确无法分解成一颗颗恒星，于是他把它们叫做“行星状星云”。后来我们知道，这些行星状星云是年老的恒星爆发的产物，说白了就是老年恒星“死给你看”，恒星临死之前爆发了一把，气体被爆炸喷成了一个云团。美国宇航局网站上常常会放出行星状星云（图12-2）的照片，都很漂亮！（不漂亮的人家根本不拿出来好吧Θ.Θ！）
勒梅特神父听到这个消息以后乐坏了，他还特地跑到美国去见了哈勃一面。双方谈话，估计对方都不是太懂。勒梅特是理论物理学家，他与哈勃这种搞观测的天文学家干的不是一个学科，关注的问题也不一样。但勒梅特还是很兴奋，这毕竟印证了他两年以来的猜想：宇宙膨胀真实存在，宇宙不出所料是从一个蛋里面蹦出来的。勒梅特当时就指出了，这个膨胀过程，并没有中心点，最形象的比喻就是一个气球，上面随便涂上几个黑点儿，当气球被吹大。每个点彼此都在远离。无论你从哪一个点去观察别的点，你都会发现离你近的黑点跑得慢，离你远的跑得快，和哈勃看到的天体红移现象是一致的。
德国上下都搞了不少活动来庆祝爱因斯坦五十岁的生日，社会上搞得热热闹闹的，但是研究爱因斯坦生平的专家派斯曾说：“爱因斯坦在1925年之后就应该去钓鱼，而不是继续做研究。”的确，爱因斯坦的重要贡献，大概都是在1925年前搞出来的。后来爱因斯坦越来越成为一个社会活动家，一个名人，他不知不觉之间开始扮演另一个角色，那就是一块优秀的“磨刀石”。任何一个新锐思想，你都可以拿到老爱这里来磨一磨，多半会得到反对的意见，但是你把他提出的那些尖锐的问题都解决了，你的理论就能来个升华。你要是一块好钢，那么你与磨刀石绝不是敌对关系，爱因斯坦可以把你磨得更加锋利。
对公式的理解不一致，这种情况在物理学史上并不罕见，与此类似的还有薛定谔不懂“薛定谔方程”。再者呢？那时候加一个常数进去，也并不是啥天大的事情，发现不对头，撤掉就是了。但是，这也预示着爱因斯坦已经过了他创造力最鼎盛的阶段，这一年爱因斯坦五十岁了，物理学也好，数学也罢，都是年轻人打开局面。
1929年是历史上注定值得大书特书的一年：美国华尔街股票崩盘，出现了大灾难。当时的人们告诉胡佛总统，出现经济危机啦！胡佛总统安抚大家说，哪有经济危机这么严重啊，只是市面上稍微有点“萧条”而已。哪料到，胡佛总统一不留神创造出了一个比经济危机更加恐怖的名词叫“大萧条”。大批工人失业，银行挤兑，大家生活在凄风苦雨之中。抬眼望去，满街愁云惨雾，娱乐业倒是逆势繁荣，人们都蜂拥进了电影院去寻找短暂的愉悦与满足，毕竟现实世界“英雄难抱美人归”，从来也不会有“大团圆”的结局。就在这一年，美国颁发了第一届“奥斯卡奖”，迪斯尼的米老鼠开始风靡世界，大家在虚拟世界里获取虚幻的满足之余，也都在盼望着现实世界有实实在在的好消息传来。
电子是符合泡利不相容原理的，符合泡利不相容原理的这一类的粒子统称“费米子”。因此，对于白矮星来讲，压缩到最后，电子运动越来越快，互相离得越来越近，排斥效应开始明显，可以描述成一种“力”，叫做“电子简并”。电子简并足可以对抗自身的引力，白矮星就可以稳定地存在下去，等上千年万代，逐渐冷却，变成黑矮星。不过这个过程极其缓慢，宇宙最初形成的那批白矮星，到现在还没完全凉透。
第二个用到的办法是标准烛光，一个一百瓦的电灯泡，离得近肯定看上去比较亮，离得远看上去就比较暗，这是生活常识。我们只要知道了这个大灯泡的真实功率，就能利用这个灯泡的亮度来计算远近，关键是你要知道这个灯泡是几瓦的。假设把一颗恒星放到32.6光年以外，然后测量它的亮度，天文上称“绝对星等”。天文学家们可以利用恒星的光谱来简单的估算绝对星等，但是这个办法也仅仅对银河系内的星星有效，万一人家不在银河系内呢？
后来，爱尔兰的罗斯伯爵下决心超过赫歇尔，他磨出来的大望远镜口径远远把赫歇尔的望远镜甩在了后面，但是很多星云依然没法分解成一个个恒星。大家折腾了好久，对星云这东西还是说法不一。这时候物理学大发展，给天文学提供了不少技术手段，天文学家们发现，天体是可以测量光谱的。有的是光谱里面某些部分明显比较亮，有一系列的明线，有的是光谱里面明显有暗线。两种情况恰好相反，是不是可以拿这个特征作为区别的依据呢？大家都觉得可以。可是没多久大家又都泄气了，因为陆陆续续发现了不少星云的光谱既没有亮线，也没有暗线。这事吵了近二百年，到现在也没得出个明确的结论，星云的本质仍然是个谜。
当时量子物理学已经有了很大的发展，特别是泡利（图12-12）提出了著名的“泡利不相容原理”。简而言之就是说，一个房间不能住进两个特征完全相同的人。每个人用四个量子数来描述，高矮、胖瘦、男女、老幼，反正你排列组合，这四个量完全一致的人是不能住在一个房间的。你非要硬塞进去，对不起，一定有人被轰出来。
那么也就可以想象了，来了一大群人，高矮胖瘦，男女老幼全都有，你就必须准备足够多的房间才能把人全安排进去，如果遵守四个量完全一致的人不能安排在一间房间这个规则，无论你怎么精心安排，总有个最小房间数，房间少了是不能满足要求的。你要强行把大家赶到一间屋子里，大家会强烈反抗，这就好似一股斥力，称为“简并力”。
哈勃手里有世界上最大的望远镜，大望远镜果然厉害，哈勃在拍摄的仙女座大星云（m31）和附近的m33星云照片中发现了造父变星。这可是大发现！哈勃观察了好久，收集了大量仙女座大星云里的变星变光周期，经过计算就可以知道仙女座大星云大致的距离。当时的计算结果是80万光年，我们今天知道靠谱的数值应该是220万光年。他当时的计算误差稍大，即便是80万光年，天文学界也很震惊，因为银河系大多数星星都在10万光年的范围左右，仙女座星云看来根本就不在银河系之内。如此说来，仙女座大星云（图12-8），应该是与银河系平起平坐的大星系，甚至比银河系还要大不少。
爱因斯坦一开始不太同意弗里德曼的观点，勒梅特是在弗里德曼的基础之上推演的，爱因斯坦也不是很认可。后来哈勃观测到了哈勃红移，这证明宇宙中的天体的确不是静态的，并且计算出了哈勃常数。事实摆在面前了，爱因斯坦也为之震动，看来宇宙真的不是静态的，而是在不断地演化中。爱因斯坦也很后悔，认为宇宙常数是他一生中最大的一个错误，但这句话来源是别人转述的爱因斯坦的话，并没有明确的证据和出处，因此也不能确定到底爱因斯坦是不是做了这样的表述。但是爱因斯坦错了，这是毫无疑问的，也就说明了一个问题：爱因斯坦小看了场方程，他对宇宙还有某种传统上的执念。
1750年，英国天文学家赖特提出：天上所有的恒星和银河共同组成一个巨大的天体系统，它的形状像是一个车轮或薄饼，太阳系就在其中。站在这个天体系统向外看去，就可以看到银河的形象，他甚至猜测到银河轮廓的不整齐，很可能是由于太阳不在银河中心的缘故。
天文学领域，一把尺子是不够的，而是各种办法各管一段，每一段都有重合部分。遥想当年，地球上绘制地图，都是用三角法（图12-6）来测量远处的目标。一个三角形，底边的长度已知，两个底角也知道，那么目标的远近就能计算出来。底边越长，计算精度越高。要想测量月球的距离，那就必须用地球的直径来做底边，才能获得够用的精度。一个望远镜在地球这边，另外一个在另一边，同时测量月亮的角度，汇总起来，就能计算出月地距离。假如要测量恒星距离，地球的直径都不够用了，那么就利用地球的公转轨道直径作为基线。夏天测量一次角度，冬天再测量一次角度，就可以算出某些比较近的恒星距离。当然，天文测量，不可能像地面实验室那样，测量出那么高的精度，能搞对数量级，也就差不多了。超过五百光年的天体，用三角法就无能为力了，需要用别的办法来测量。
1755年，德国哲学家康德在他的著作《自然通史和天体论》一书中，发展了斯维登堡和赖特的思想。他认为貌似“云雾状的星体”实际上是比恒星大几千倍的恒星世界，其中每一个恒星都联系在一个共同平面上，从而组成一个协调的整体。他还认为整个宇宙是无限个这样有限大小的天体系统所组成的总体，就像群岛一样，因此也叫做宇宙岛。
1929年哈勃发现了哈勃红移，这让美国科学界在欧洲人面前扬眉吐气了一把。第二年，1930年，汤博发现了冥王星，这也成了农村小子的励志传奇。汤博是个热爱天文的农村高中生，没机会上大学深造，偏巧家里庄稼遭了灾，被冰雹打得颗粒无收。于是他决定外出打工，仅仅投寄了一份简历，就被罗威尔天文台录用。天文台最近钱紧，希望用农民工代替那帮价格昂贵的人。汤博坐了三十个小时的火车去了远方，那里有的只是一望无尽的旷野与满天繁星。罗威尔天文台就在旗杆镇上，是世界上第一个远离大城市光污染的天文台。罗威尔老爷子选址的时候恐怕想不到，六十里地之外的那个大坑就是陨石撞击造成的，那就是举世闻名的亚利桑那大陨石坑。天意？也许吧！
所谓“红移”，就是观察天体的光谱，会看到不少的谱线。这些谱线就像天体的指纹一样，是有特征的。因为每个天体上面有氢、氦等一系列元素，就会在光谱中形成对应的“指纹”，可以通过光谱来分析天体的化学成分。但是哈勃发现，每个星系的“指纹”都不一样，大部分都略略往红端偏移，这就是所谓的“红移”。哈勃认为，这些偏移是星系运动造成的，远离我们的那些星系，光谱线就会偏红，哈勃说这就是多普勒效应。就好比汽车按着喇叭离开我们飞驰而去的时候，音调会变低是一个道理。不过后文我们会讲到，这其实不是多普勒效应，哈勃是“歪打正着”（见图12-11）。
哈勃来到威尔逊山的时候，100英寸望远镜刚刚建成两年，正是大家伙新鲜出炉的时候。哈勃非常兴奋，今日长缨在手，何时缚住苍龙，此时正是大显身手的机会，他便把眼光投向了星云问题。在哈勃看来，这个问题的关键，并不在于星云能不能分解成一颗颗恒星。对于那些异常遥远的天体，再大的望远镜都没有办法看清细节，天体的距离才是最关键的。怎么测量远近呢？那就缺不了一大摞量天尺。
图12-4 帕洛马山海耳望远镜口径5米
钱德拉塞卡在船上闷了十几天就在计算这个简并力的上限。任何力都不是无限大，都会有个上限。钱德拉塞卡发现，只要达到足够大的质量，自身引力连电子简并都扛不住，电子运动速度会接近光速，相对论效应不能不考虑。那样一算，天体会突然坍塌，至于坍塌成什么样，钱德拉塞卡不敢想象，恐怕再也没有什么力量能扛住自身的引力，难不成一直塌缩成一个点？密度无穷大？妈呀！又是该死的无穷大。
勒梅特当然希望宇宙最开始是一个体积极小，密度极高的点，也就是“宇宙蛋”。当然，这还要看那个空间曲率因子k的大小，假如k＝0，宇宙基本平直，那么初始时刻，宇宙的体积是0。宇宙真的是从一个点上演化出来的，我们今天看到的万事万物，都是从这个点之内演化出来的。假如k≠0，那么宇宙从一开始就是无穷大，从无穷大膨胀到更大的无穷大。可能大家对更大的无穷大感到不太好想象，说起来道理也很简单，整数的数量比偶数数量多。但是整数的数量是无穷大，偶数的数量也是无穷大，显然整数的数量远比偶数要多得多，这有助于我们来理解比无穷大更大的无穷大。好在我们今天观测计算出来的宇宙的曲率大约是0，是个基本平直的宇宙，万事万物的确是一个蛋里面产生的。不过这反倒成了一件奇怪的事，为什么我们所在宇宙的居然是平直的？那个时代的科学家们，还没考虑到这一步，这个问题容我卖个关子，后文再解答。本书基本上是沿着时间的脉络往下梳理，毕竟科学史就是人类的认知史，人类的科学发现往往是“按下葫芦起了瓢”，刚搞定这一头，那边又翘起来了。就像破案解谜一样充满着悬念，宇宙绝不会那么浅显直白，一层窗户纸一捅就破。
既然红移跟退行速度有关系，他就提出了一条著名的哈勃定律：退行速度和距离成正比，比值被称为哈勃常数，所有的遥远星系都在远离我们，离得越远跑得越快。天文学界都震动啦！原来宇宙从整体上不是静态的，是在膨胀中。物理学界也震动啦，特别是那个神父勒梅特。
图12-12 玻尔和物理学男孩们，第一排正中间的那个就是泡利。猜猜两边都是谁？
就在科学家们为天上的星云不断争论的这些年间，世界格局出现了大的变化，那就是美国崛起了。赫歇尔正在研究恒星结构的时候，美国爆发了独立战争，科学家们开始研究恒星光谱的时候，美国恰好打了南北战争。在打完南北战争以后，美国进入了突飞猛进的阶段。发明重机枪的马克沁是1840年出生，发明大王爱迪生是1847年出生，发明电话的亚历山大贝尔也是1847年出生。迈克尔逊生于1852年，莫雷生于1838年，他们大多在这个时代成长起来。当然了，同时代还冒出了很多富可敌国的大企业家，比如大财阀摩根1837年出生，报业大王普利策1847年出生，洛克菲勒1839年出生。南北战争一结束，这批人刚好是风华正茂的年轻人，整个美国显得富有野性也富有生机，就像一个进入了青春期的棒小伙子，几年不见就长成了一个人高马大的壮汉。
哈勃一时名声大噪，到了1929年，哈勃又拿下了一个重要成果：他分析了二十几个星系的光谱，发现越远的星系，红移越厉害（图12-10），越近的红移反倒不明显。
其实呢，人家钱德拉塞卡并没有那么脆弱，但是他得不到英国主流科学界的认可倒是真的。泡利后来安慰他说，你的计算是符合“泡利不相容原理”的，估计不符合“爱丁顿不相容原理”。这当然是玩笑话，泡利天资聪颖，年纪轻轻就谁都不服气，敢于当着爱因斯坦的面就让人家下不来台，号称“上帝之鞭”、“物理学界的良心”。他唯独见到授业的恩师索末菲时大气儿都不敢出，毕恭毕敬，垂手侍立，可谓“一物降一物，卤水点豆腐”。
钱德拉塞卡一直念念不忘自己对于白矮星极限的计算，也一直在完善着自己的想法。他发现，只要白矮星质量大于1.44个太阳质量就已经撑不住了，必定会继续塌缩。在1935年皇家天文学会的会议上，这个二十四岁的青年终于得到宣读自己论文的机会。稿子他事先打了很多份，那年头没有复印机，更别说电脑打印机了，全靠打字机手敲。开会的时候，他给每位到会的学者都发了一份，也给爱丁顿老师发了一份。这么高规格的会议，钱德拉塞卡自然是诚惶诚恐，念完了自己的论文，等着诸位大牛提问。
