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《宇宙在膨脹嗎？》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、宇宙在膨脹嗎？ 夏日夜空，繁星閃爍，不禁使人陷入對(duì)宇宙的遐想之中。20世紀(jì)10～20年代，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)星系光譜線的頻率隨著它離我們距離的遠(yuǎn)近而有規(guī)律地變比，即譜線紅移。1929年哈勃總結(jié)出譜線紅移的規(guī)律是：對(duì)遙遠(yuǎn)星系，紅移量與星系離我們的距離成正比，比例系數(shù)H叫哈勃常數(shù)，這紅移叫宇宙學(xué)紅移?！ 〈撕?，在紅外及整個(gè)電磁波波段都觀測(cè)到了這個(gè)規(guī)律。它被解釋為是由星系系統(tǒng)地向遠(yuǎn)離我們的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的多普勒效應(yīng)產(chǎn)主的。這就像火車遠(yuǎn)離我們行駛時(shí)汽笛的聲調(diào)比靜止不動(dòng)時(shí)的聲調(diào)更低一樣，由此得出星系都在做遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)，離我們?cè)竭h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)速度越快的結(jié)論。這就好
2、像是摻有葡萄干的面包在烤箱中膨脹起來(lái)一樣。這個(gè)模型叫宇宙膨脹模型或大爆炸模型。近年來(lái)在宇宙膨脹的基礎(chǔ)上又提出了爆脹宇宙等多種改進(jìn)模型?！ 挠钪媾蛎浀挠^點(diǎn)出發(fā)，利用哈勃公式反推到過(guò)去宇宙中所有天體應(yīng)該聚集于一點(diǎn)，由于某種原因在它內(nèi)部產(chǎn)生了“大爆炸”。誕生了現(xiàn)在的宇宙，從而得出了時(shí)間是有開端，空間是有限的結(jié)論。宇宙從大爆炸到現(xiàn)在究竟經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間，即宇宙的年齡是多少，這取決于哈勃常數(shù)H的大小。最初哈勃常數(shù)僅500，這樣算出的宇宙年齡比地球的45億年的年齡小很多。以后改為50～100之間。若取100，宇宙的年齡只有100億年，而銀河系的球狀星團(tuán)
3、的年齡是150億年，矛盾很大。若取50，宇宙年齡為200億年，矛盾不那么明顯，因此被大爆炸宇宙論者所贊同，但在觀測(cè)上，這個(gè)數(shù)值有些勉強(qiáng)。究竟是多少，一直沒(méi)有定論?！ 〗陙?lái)用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的結(jié)果傾向于取80.這樣算出的年齡為120億年，矛盾還很明顯。宇宙將來(lái)是一直膨脹下去還是又收縮回來(lái)，這要取決于宇宙的平均密度。而宇宙平均密度究竟是多少目前還不能確定，因?yàn)橛^測(cè)的距離越遠(yuǎn)，平均密度越小，下限有沒(méi)有還不能確定。1965年發(fā)現(xiàn)了宇宙空間的微波背景輻射，被大爆炸論者解釋為大爆炸時(shí)期的光經(jīng)過(guò)上百億年后的遺跡，是大爆炸宇宙的一大證據(jù)，但這種解釋并不
4、是唯一的，因?yàn)橛钪婵臻g中充滿介質(zhì)，微波背景輻射具有黑體輻射的性質(zhì)，可以解釋為宇宙空間中介質(zhì)發(fā)出的溫度是的熱輻射。 仔細(xì)分析起來(lái)，問(wèn)題可能出在將光譜線的紅移都解釋為星系運(yùn)動(dòng)的多普勒效應(yīng)上。過(guò)去，人們?cè)枚嗥绽招?yīng)解釋了銀河系內(nèi)恒星的光譜線移動(dòng)，從而成功地確定了星系內(nèi)存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。但現(xiàn)在天文觀測(cè)中卻發(fā)現(xiàn)一些紅移現(xiàn)象，若用運(yùn)動(dòng)的多普勒效應(yīng)解釋就存在許多困難，這促使人們考慮到必然還有其他機(jī)制能產(chǎn)生紅移，這里列舉幾種觀測(cè)結(jié)果?！ 、俣嗥绽招?yīng)對(duì)同一個(gè)天體，其紅移量與光譜線的頻率無(wú)關(guān)，因此觀測(cè)每個(gè)星系中不同譜線的紅移量，比較它們是否一致，就是鑒別紅移
5、是否由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的一種依據(jù)。如果一致，就表示有可能是由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的；如果不一致，就肯定它至少不完全是由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的。1949年威爾遜對(duì)星系NGC4151的觀測(cè)結(jié)果表明，雖然不同頻率的紅移量差別不大，但也超出了觀測(cè)的誤差范圍，頻率越高，紅移量越小。這樣至少可以認(rèn)為宇宙紅移不完全是由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的。 ?、趶奶?yáng)中心到邊緣各點(diǎn)發(fā)出的同一種譜線，在扣除了各種已知的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)后，越靠近邊緣的地方紅移量越大，在太陽(yáng)半徑90％左右的地方，紅移量急劇增加。這意味著太陽(yáng)上還有某種未知的因素在產(chǎn)生紅移?！ 、巯闰?qū)6號(hào)宇宙飛船發(fā)射的遙測(cè)信號(hào)中心頻率為
6、2292兆赫，當(dāng)飛船繞到太陽(yáng)背面經(jīng)過(guò)太陽(yáng)邊緣時(shí)觀測(cè)到異常紅移現(xiàn)象?！ 、茴愋求w紅移量一般都很大，如果把這都?xì)w結(jié)為多普勒效應(yīng)，算出的距離一般在100百萬(wàn)秒差距以上。由此推算出它發(fā)出的總光能力為銀河系的100倍；射電能為銀河系的10萬(wàn)倍?！ 《晒庾冎芷谒愠鏊闹睆街挥幸还饽曜笥?，這意味著類星體的輻射密度非常高，但目前一直找不到產(chǎn)生這樣高輻射密度的物理機(jī)制。有些天文學(xué)家認(rèn)為，類星體的紅移中至少有一部分不是由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的，因而類星體離我們的距離較現(xiàn)在推算的要近得多?！ 、菪窍?、類星體相互之間都有成協(xié)的現(xiàn)象，即這些天體兩兩或更多相距較近并有物理
7、聯(lián)系。觀測(cè)表明，有些成協(xié)天體間紅移值相差較大，有些類星體光譜中的吸收線與發(fā)射線互不相同，而且不同的吸收線有各不相同的紅移值，稱為多重紅移。 既然這些紅移不能用多普勒效應(yīng)解釋，那么它產(chǎn)生的原因究竟是什么呢。光在發(fā)射時(shí)固然有許多因素影響它的頻率，但宇宙中這么多天體都如此有規(guī)律地只隨著遠(yuǎn)離我們的距離而變化，就難以理解了。光在它漫長(zhǎng)的傳播路徑上經(jīng)歷了幾億至上百億年的歲月，這期間必然比它在發(fā)射的一瞬間有更多的因素影響著它的頻率?，F(xiàn)在人們了解到，在星系際空間中存在著星系際介質(zhì)，它的密度在10E-29克／立方厘米以下。成分與銀河系的大致相同。除了有能對(duì)
8、星光產(chǎn)生可見效應(yīng)的星系際氣體、塵埃和固態(tài)物質(zhì)、低光度星體外，還有大量的基本粒子?！ ?jù)估計(jì)，星系間基本粒子的質(zhì)量占了整個(gè)宇宙總質(zhì)量的絕大部分，它們是看不見的?！ 」馀c介質(zhì)的相互作
