哈勃常数其实不是常数，而是会随时间而变化

宇宙是一个巨大的地方，四面八方充满了数十亿光年的恒星和星系。自宇宙大爆炸以来，光从创造它的每个源一直传播，只有一小部分最终到达我们。但是光并不是简单地在它发射的地方和我们今天的位置之间传播，空间本身的结构正在膨胀。

一个星系离得越远，空间膨胀拉伸就越大，因此，红移最终会到达我们。当我们注意越来越远的距离时，我们看到红移增加。如果我们描述这个表面退行速度与距离的比值，我们就会得到一个很好的直线关系：哈勃定律。

我们有两种方式来理解宇宙的膨胀：理论上和观察上。当我们观察宇宙的时候，我们看到了一些关于膨胀的重要事实：宇宙在各个方向上的膨胀速度都是一样的；一个星系离我们越远，它远离我们的速度越快；这只在平均水平上正确。

当我们观察单个星系时，它们的实际速度有很大差异，这是由于整个宇宙中其他一切的引力相互作用造成的。

但这不是一个不可克服的问题。宇宙不是只有几个星系让我们可以测量红移和距离，我们已经测量了几百万个星系。当我们发现大量的星系时，可以把它们“结合”在一起，我们将把星系放在一定的距离范围内，把它们一起均分，计算出它们的平均红移。

如果我们注意足够大的距离，我们可以看到膨胀速率不再遵循直线定律，而是曲线。

当我们使用像“哈勃常数”这样的术语时，我们讨论的是这条直线的斜率。如果它不是一条直线，即如果斜率变化了，这告诉我们哈勃膨胀速率并不是一个真正的常数。我们称它为哈勃常数是因为在宇宙的每个位置，膨胀都以相同的速率进行，也就是说哈勃常数在整个宇宙中是恒定的。

但是膨胀速率，也就是哈勃常数的值，随时间而变化。这不是一个谜，而正是我们所期望的。为了理解这一点，让我们从另一个角度来看待这个问题，来从理论上讨论。

第一弗里德曼方程可以表示，如果开始一个宇宙均匀充满物质，辐射，以及任何我们想要的能量，那它如何演化。唯一的假设是，宇宙是各向同性的（在各个方向上都是一样的），均匀的（各处都是相同的平均密度），并且受广义相对论的支配。如果这么假设，会得到H，哈勃速率和宇宙中所有各种形式的物质和能量间的关系。

有趣的是，当宇宙膨胀时，物质、辐射和能量的密度是可以改变的。例如，当宇宙膨胀时，它的体积会增加，但是宇宙中粒子的总数保持不变。这意味着，在一个膨胀的宇宙中：

物质的密度下降a^-3

辐射密度下降a^-4

暗能量密度保持不变，a^0

a是宇宙标度因子（代表距离或半径）。随着时间的推移，a增加，因此宇宙的不同组成部分会变得或多或少地对彼此重要。

一个整体能量密度更高的宇宙有更大的膨胀速率。与之相反，一个能量密度较小的宇宙的膨胀率较低。随着宇宙年龄增加，它会膨胀；当它膨胀时，包含的物质和辐射就会变得不那么致密；当它变得不那么致密时，膨胀速率就会下降。在任何特定的时间内，膨胀速率决定了哈勃常数的值。在遥远的过去，膨胀速率要大得多，如今速率是有史以来最小的。

那么，为什么呢？大家可能会想，我们观察到的那些遥远的星系遵循着这种直线关系吗？因为所有抵达我们的光，从附近星系发出的光到数十亿光年之外的星系发出的光，到达我们时都是138亿年。宇宙中万物的年龄，在抵达我们时，都已经经历了我们拥有的同一个不断变化的宇宙。在遥远的过去，当大部分的光被发射出来的时候，哈勃常数更高，但是这些光花了数十亿年的时间才到达我们。

在这段时间里，宇宙膨胀了，这意味着光的波长已经拉伸了。在过去的60多亿年里，暗能量变得很重要，我们现在处于它正迅速成为唯一对膨胀速率有影响的宇宙部分的时间。如果我们回到宇宙年龄是现在一半的时期，那时膨胀速率比现在高80%。当宇宙是其当前年龄的10%时，其膨胀速率是现在值的17倍。

但是，当宇宙年龄达到现在的10倍时，膨胀速率会比现在小18%。

这是由于暗能量的存在，它表现为宇宙常数。在遥远的未来，与暗能量相比，物质和辐射都将变得相对不重要，这意味着宇宙的能量密度将保持不变。在这种情况下，膨胀速率将达到稳定、有限的值，并停留在那里。当我们进入遥远的未来时，哈勃常数在空间和时间上都会保持恒定。

在遥远的未来，通过测量我们能看到的所有物体的速度和距离，我们会得到相同的斜率。哈勃常数会真正变成一个常数。

严格来说，H应叫做哈勃参量，而不是哈勃常数，因为它随时间变化。但是对于几代人来说，我们唯一能测量的距离足够接近，H看起来是恒定的，我们从来没有更新过。我们必须注意，H是时间的函数，只有现在H0是一个常数。事实上，这个哈勃参量随着时间推移而改变，在空间中它只是一个常数。然而，如果我们活得足够久，我们就会看到H完全不再改变。

当我们尽可能仔细地区分什么是真正恒定的和现在什么在变化，会发现在遥远的未来，暗能量确保一切没有任何不同。