物理學(xué)理論研究


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物理學(xué)理論研究
一、駁宇宙大爆炸假說(shuō)當(dāng)人們用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)銀河系以外的星系時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)星系光譜都存在紅移或藍(lán)移現(xiàn)象，并且越遠(yuǎn)的星系其光譜紅移值越大。根據(jù)多普勒效應(yīng)：星系光譜存在紅移說(shuō)明星系正離我們遠(yuǎn)去，星系光譜存在藍(lán)移說(shuō)明星系正向著我們運(yùn)動(dòng)。需要指出的是越遠(yuǎn)的星系紅移值也越大，看起來(lái)所有的星系都好象以銀河系為中心向外爆炸形成的一樣，越遠(yuǎn)的星系離開(kāi)我們的速度也越大。鑒于此有人提出宇宙大爆炸假說(shuō)：認(rèn)為宇宙是由150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的，人類居住的銀河系則是宇宙的中心?？墒侨藗?cè)谟^測(cè)銀河系和河外星系時(shí)，卻并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銀河系有什么特別之處。有人據(jù)此懷疑宇宙大爆炸假說(shuō)；也有人從星系的演化推算出宇宙的年齡大于150億年；還有人認(rèn)為若宇宙大爆炸假說(shuō)是正確的，那么宇宙輻射在各個(gè)方向上就會(huì)表現(xiàn)出各向異性；更有人擔(dān)心宇宙的膨脹沒(méi)有盡頭，遂認(rèn)為宇宙的膨脹和收縮是交替進(jìn)行的……。但不管怎樣，大部分人還是相信“眼見(jiàn)為實(shí)”，由星系光譜的紅移現(xiàn)象承認(rèn)了宇宙大爆炸假說(shuō)。更有人把紅移現(xiàn)象與宇宙背景輻射和宇宙元素豐度并作宇宙大爆炸假說(shuō)的三大支柱。那么宇宙是否發(fā)生過(guò)爆炸并仍在向外擴(kuò)張，年齡是否只有150億年呢？非也！1． 星系光譜紅移原因20世紀(jì)初，當(dāng)人們用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)銀河系以外的星系時(shí)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)星系光譜都有紅移現(xiàn)象，并且越遠(yuǎn)的星系其光譜紅移值越大。有人認(rèn)為星系光譜紅移是因?yàn)樾窍嫡陔x我們遠(yuǎn)去，從而得出這樣的結(jié)論：所有的星系都是以我們銀河系為中心向外爆炸后形成的，越遠(yuǎn)的星系離開(kāi)我們的速度也越大；宇宙中所有的星系都在彼此分離，并且越遠(yuǎn)的星系相互分離的速度越大。值得一提的是，我們銀河系正處在爆炸中心，足以值得我們自豪的是：銀河系是宇宙中獨(dú)一無(wú)二的星系—因?yàn)樗怯钪娴闹行摹８屛覀凅@奇的是，銀河系自身也在不斷運(yùn)動(dòng)著，然而無(wú)論它運(yùn)動(dòng)到哪里，它始終是銀河系的中心。我們解釋不了銀河系為什么是宇宙的中心，因?yàn)殂y河系也和其它星系一樣，并沒(méi)有什么特別之處。有人以為，銀河系處于宇宙的中心是一個(gè)巧合，雖然銀河系從上個(gè)世紀(jì)至今一直在不斷運(yùn)動(dòng)，但它走過(guò)的距離和整個(gè)宇宙空間的尺寸比起來(lái)是微不足道的，所以銀河系目前仍然處在宇宙的中心，這種看法未免有些牽強(qiáng)。因?yàn)槿藗冊(cè)谟^測(cè)近處的星系時(shí)，發(fā)現(xiàn)近處的星系并沒(méi)有相互分離的趨勢(shì)，并且也沒(méi)有證據(jù)表明近處的星系正在以某一個(gè)中心為起點(diǎn)向外膨脹。因此“銀河中心說(shuō)”頗值得懷疑。還有的人雖然承認(rèn)宇宙大爆炸假說(shuō)，但不承認(rèn)“銀河中心說(shuō)”，他們不認(rèn)為銀河系是宇宙的中心。這種觀點(diǎn)同樣也是站不住腳的。我們可以這樣分析：如果宇宙大爆炸假說(shuō)是正確的，那么宇宙中所有的星系必定在以某一個(gè)中心為起點(diǎn)向外膨脹，星系之間彼此互相分離。目前我們觀測(cè)到近處的星系并沒(méi)有相互分離的趨勢(shì)，并且也沒(méi)有證據(jù)表明近處的星系在以某一個(gè)中心為起點(diǎn)向外膨脹。倘若我們不是在宇宙的中心而是處于偏離宇宙中心的任一點(diǎn)處，因?yàn)樵谖覀冎車男窍刀紱](méi)有相互分離的趨勢(shì)，也沒(méi)有以某一個(gè)中心為起點(diǎn)向外膨脹，這樣一來(lái)，倘若宇宙中任一點(diǎn)處的星系都沒(méi)有相互分離的趨勢(shì)，那么整個(gè)宇宙也不可能在膨脹，即宇宙大爆炸假說(shuō)是錯(cuò)誤的。 前事不忘，后事之師。人類文明發(fā)展到今天，“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”都被證明是為科學(xué)，難道我們還要重蹈覆轍提出“銀河中心說(shuō)”嗎？愚以為，我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)這樣一個(gè)假設(shè)，那就是：銀河系按目前的速度運(yùn)動(dòng)下去，100萬(wàn)年，100億年以后，我們?nèi)匀粫?huì)發(fā)現(xiàn)自己處在宇宙的“中心”，無(wú)論我們處在宇宙的任何地方，中心也好，邊緣也好，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)宇宙中越遠(yuǎn)的星系光譜紅移值也越大，就好象我們處在宇宙的“中心”一樣。事實(shí)上，這個(gè)“中心”是光子在宇宙空間中的傳播特性引起我們視覺(jué)上的錯(cuò)誤，“眼見(jiàn)”未必“為實(shí)”，我們不能過(guò)分相信“眼見(jiàn)”的東西。紅移現(xiàn)象是否由觀測(cè)者自身的運(yùn)動(dòng)引起的呢？不是的！如果紅移現(xiàn)象是由觀測(cè)者自身的運(yùn)動(dòng)引起的，那么我們將觀測(cè)到與我們相向運(yùn)動(dòng)的星系光譜將發(fā)生藍(lán)移而與我們相背運(yùn)動(dòng)的星系光譜將發(fā)生紅移，然而事實(shí)并非如此。再者，雖然我們“坐地日行八萬(wàn)里”，但這個(gè)速度和光速比起來(lái)實(shí)在算不了什么，不至于影響觀測(cè)結(jié)果。換句話說(shuō)，我們?cè)谟^測(cè)星系紅移值時(shí)，觀測(cè)者自身運(yùn)動(dòng)速度的影響可以忽略不計(jì)。紅移現(xiàn)象說(shuō)明光子與觀察者之間的相對(duì)速度變小了。產(chǎn)生這種情況有兩種可能：第一是星系正離我們遠(yuǎn)去，第二是光子在穿越宇宙空間時(shí)速度變小了。這兩種情況都可能導(dǎo)致星系光譜紅移。我們認(rèn)為導(dǎo)致星系光譜紅移的原因是后者。光子在穿越宇宙空間時(shí)會(huì)與各種粒子(比如引力子)相互作用從而使其速度逐漸減小。當(dāng)然單個(gè)粒子與光子作用時(shí)間極短，引起光子速度的改變量也是極其微小的，以致于我們觀測(cè)不到。隨著光子穿越宇宙空間距離的增大，與光子作用的粒子數(shù)目也逐漸增多，光子速度的減小量也越明顯?？梢酝茰y(cè)：光子在穿越一定的宇宙空間距離后速度將減小到零。由于光子速度為零故相對(duì)我們的能量也為零，這樣的光子當(dāng)然不會(huì)被我們觀測(cè)到?？梢?jiàn)用光學(xué)法觀測(cè)宇宙空間尺度時(shí)有一個(gè)極限：150億光年(也有人認(rèn)為是200