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哈勃常数是个变量

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0 引 言
从1927年比利时天文学家勒梅特首次提出宇宙大爆炸假说,认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1929年,美国天文学家哈勃根据大爆炸假说推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说,但从学说提出以来,怀疑者大有人在,王令隽教授的《致中国物理学界建议书》,H Arp的《致科学界的公开信》都是在质疑宇宙大爆炸理论,大爆炸主要的依据就是哈勃定律。但是,光子长距离传播产生的红移等于零么?宇宙学红移真的存在吗?为什么红移量大于0.2时,哈勃定律中的红移量和距离的线性关系就开始偏离?为什么欧洲航天局确定的哈勃常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc,而美国宇航局确定的哈勃常数却是74.2± 3.6(km/s)/Mpc?
1 红移的本质
在天文学领域,科学家一般把红移分为三种:多普勒红移、引力红移和宇宙学红移,多普勒和宇宙学红移是由运动产生的,引力红移是由万有引力产生的,但为什么会产生红移,产生的本质是什么,现在并没有统一的解释。
假设红移是由于光子为了保持速度的恒定而衰减自身能量的行为,那么,光子将产生三种红移:引力红移、运动红移和距离红移。
1.1 引力红移
光子在一个引力场中,为了保证速度的恒定,必须衰减能量用于克服引力,也就是衰减自身能量克服引力势能。则下式成立:
hf - mgr =hf’ [1] (h为普朗克常数,f为光子的初始频率,m为光子的运动质量,g为重力加速度,r为星球的半径,f’光子脱离引力场后的频率),mgr就是光子在这个星球表面的引力势能。
由于m=hf/c2, g=GM/r2,(G为引力常数,M为星球质量,c为光速)代入上式得:hf -hfGM/rc2=hf’,f’=(1-GM/rc2)*f [2]
zg=f/f’-1=GM/(rc2-GM) [3](zg为引力红移量)
2.2 运动红移
如果一个光子以速度v离开观察者,则它的动量为P=mv,光子为了保证速度的恒定,也必须降低能量克服光子的初始动能:
即:hf - Pc=hf’ 成立,把P=mv和m=hf/c2代入就可以得到:
hf - hfv/c=hf’, f’=(1-v/c)*f。 [4]
其红移量在下文中给出
2.3 距离红移
设光子每传播百万秒差距的衰减系数为k,则
EL=(1-k)L*E0 (EL为光子传播L百万秒差距后所具有的能量,E0为光子的初始能量,L为光子传播的距离)。那么光子在传播L百万秒差距后的红移为:
zd=f/fn-1=(hf/hfn)-1=(Eo/En)-1=[1/(1-k)L]-1=(1-k)-L-1。 [5](zd为距离红移量)
3 讨论
主要目的是比较用传统理论和用本文的能量衰减理论对红移量计算结果的差别,并对哈勃常数是否是常数进行了分析。
3.1 引力红移
引力红移的经典解释为:在强引力作用下,光的振动介质的密度变大,导致振动频率发生变化,广义相对论按时空弯曲推得引力红移公式为:zg=GM/rc2 [6];而微积开的引力红移公式为:zg=1-exp(-GM/rc2) [7],而用本文的能量衰减论所得的等式为:zg=GM/(rc2-GM)。为了比较三种方式哪个是最合理的,分别把太阳、白矮星(bpm37093)和当rc2=2GM时的数据分别代入到三个公式中计算得到结果如表1所示.
表1 不同理论计算的引力红移量比较


IP属地:河南1楼2017-07-18 15:13回复
    从表1中可以发现:在太阳上表面的引力红移,三种理论所得的结果前六位有效数字是相同的,但在白矮星上结果就只有前三位有效数字相同了,当rc2=2GM ,即r=2GM/c2时,对错就很明显了,这时相对论的结果是zg=0.5,微积开的结果是zg=0.69,而能量衰减论的结果是zg=1,而这个半径正是史瓦西半径,这也说明能量衰减论是正确的。
    3.2运动红移
    传统上,运动红移又分为多普勒和宇宙学红移,但它们又都是由运动产生的。根据多普勒原理,观察者和发射源的频率关系为:f’=[(c-vo)/(c+vs)]*f。[8](f为发射源的原始发射频率;f’为接收到的频率;v0为观察者移动速度,若接近发射源则前方运算符号为 + 号, 反之则为 - 号;vs为发射源移动速度,若接近观察者则前方运算符号为 - 号,反之则为 + 号,c为光速)。当观察者不动(v0=0)时,f’=[c/(c+vs)]*f。 这时运动红移可表示为:
    zm=f/f’-1=(c+v)/c -1= v/c。 [9] (zm为运动红移量)
    而用能量衰减论所得的等式f’=(1-v/c)*f,实际就是多普勒原理中发射源不动(vs=0),观察者以速度v0离开发射源的情况,即:f’=[(c-v0)/c]*f。二者的不同之处在于建立了不同的坐标系,并没有本质的不同。变换坐标后所得的红移量和传统是一样的即:zm= v/c,这也说明能量衰减论是符合实际的。
    3.3距离红移
    距离红移没有被多数科学家所承认,但是光子传播一百万秒差距而能量没有一点衰减是不科学的,z=[1/(1-k)L]-1这个式子就是假设光子的能量在传播时是有衰减的。刘岳泉先生给出了L和z的关系等式:L=4421.778Ln(1+z) Mpc [10],这是从观测的数据中总结出来的,但它和z=[1/(1-k)L]-1却是异曲同工,相互印证。对z-1=1/(1-k)L两边取自然对数可得:
    Ln(1+z)= - L*Ln(1-k),即:L=[ -1/Ln(1-k)]*Ln(1+z),比较两式可以算出:
    k=1- e-1/4421.778 = 2.2613*10-4,也就是说:光子每一百万秒差距所消耗的能量为自身能量的2.2613*10-4倍,而且zd的值也是可以大于1的,这也证明能量衰减论是科学的。
    3.4 宇宙学红移
    宇宙学红移,指的是物体不动而空间膨胀所产生的红移,但谁在太阳系内观察到过物体不动而空间膨胀的现象?谁在银河系内观察到过?宇宙学红移只是一个想象。
    3.5 哈勃常数是个变量
    根据哈勃定理:z*c=H0*L 可得:H0=z*c/L =(0.99977387-L-1)*c/L。[11]
    为了说明问题,把不同的L值和通过z =0.99977387-L-1 [12]计算出的值及通过H0=z*c/L计算出的值进行比较,计算得到结果如表2所示.
    表2 L和z、H0的比较


    IP属地:河南2楼2017-07-18 15:18
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      由表2可以看出:当L小于100Mpc时,H0变化量很小,这也是为什么欧洲航天局确定的哈勃常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc的原因了。而美国宇航局确定的哈勃常数是74.2± 3.6(km/s)/Mpc的原因是根据对遥远星系Ia超新星测量结果。如果根据类星体测量结果确定的哈勃常数可能要大于100了,D.LYNDEN-BELL博士1997年在《自然》上发表的《哈勃常数由超射源决定》一文中说:从星系3C120观察到的数据显示:只有哈勃常数为110±10(km/s)/Mpc才能说明问题。这充分说明了H0是个变量,是L的函数。
      4 总结与展望
      产生红移的本质是:光子传播时通过能量的衰减来保持速度的恒定。在地球上测到的红移量是多种因素综合的结果,它是恒星的引力红移、运动红移、距离红移相加后再减去太阳和地球在测量点的引力红移,即:zo=zg+zm+zd-zs-ze [13](zo、zs和ze分别为观测到的红移、太阳和地球的引力在观测点的红移)。通过假设红移是光子能量衰减引起的,并用这个假设推导出了光子在引力作用下、运动状态下和远距离传播时的红移量的计算方法,所推导出的引力红移的计算结果比广义相对论和微积开的计算结果更合理,也更准确;推导出的运动红移的计算结果和传统方法一致;推导出的距离红移的计算结果比哈勃定律更能解释观测的事实。因此,本文假设是成立的。宇宙并没有加速膨胀,宇宙也不是大爆炸形成的。
      宇宙是无边无际、无始无终的,因为微波辐射的z值大于1000。
      引力是一切能量的源泉。由于引力的作用,分散在宇宙中的气体聚成恒星,还是引力的作用,把分散开的恒星聚成黑洞。在引力的作用下,当巨型黑洞碰撞时由于动能巨大并且没有吸积的过渡而导致大爆炸,从而又形成气体,分散到宇宙中去。如此循环,周而复始。


      IP属地:河南3楼2017-07-18 15:20
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        宇宙学红移根据我推理出来的理论是光子从弦密度高的空间传播到弦密度低的空间损失能量造成的,这个可以从我贴吧四维空间理论的等式推理出来


        IP属地:上海来自Android客户端5楼2024-01-19 19:09
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          我直接告诉你距离红移不存在,你把我贴吧四维空间理论看明白,再看完我贴吧三个视频就理解了


          IP属地:上海来自Android客户端6楼2024-01-19 19:17
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            我的理论认为引力红移是弦密度变化造成的,光子从弦密度高的空间传播到弦密度低的空间波长变长,在数学上等于时间把光子波长拉长


            IP属地:上海来自Android客户端7楼2024-01-19 19:23
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