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twxz木蟲 (正式寫手)
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【交流】奧伯斯佯謬 已有2人參與
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奧伯斯佯謬 奧伯斯佯謬討論的問題是頻譜峰值在光學(xué)頻段的宇宙背景輻射，而微波背景輻射討論的問題是頻譜峰值在微波頻段的宇宙背景輻射。如果奧伯斯佯謬成立，則我們可能就觀測不到頻譜峰值在微波頻段的宇宙微波背景輻射。 奧伯斯佯謬（Olbers paradox）的含義是：如果宇宙是無限而永恒的，并且其中均勻地分布著恒星（這看上去和宇宙學(xué)原理很相似），那么我們朝任意一個(gè)方向望去，在任意小的一個(gè)立體角內(nèi)，我們都應(yīng)當(dāng)能夠看到恒星。在某一方向，在一個(gè)有確定大小的立體角內(nèi)，如果近處有恒星如太陽存在，則在這個(gè)小立體角內(nèi)我們只可能看到太陽表面的一部分，在太陽背后的恒星我們是觀測不到。如果在近處，在這個(gè)小立體角內(nèi)沒有恒星存在，只要宇宙無限而且均勻地分布著恒星，則在這個(gè)小立體角內(nèi)，我們可以觀測到遠(yuǎn)處的恒星。在同一大小的立體角內(nèi)，如果近處沒有恒星，遇到的恒星越遠(yuǎn)，遇到的恒星數(shù)目會(huì)越多。因此，雖然遠(yuǎn)處的恒星的光在傳到我們這里時(shí)會(huì)有所減弱，但由于遇到的恒星數(shù)目增加，總的效果將是，夜空將不再是黑暗的，它而應(yīng)當(dāng)是和恒星表面一樣明亮。 根據(jù)現(xiàn)代宇宙學(xué)理論奧伯斯佯謬是站不住腳的。但是有些把人奧伯斯佯謬站不住腳的原因和大爆炸宇宙學(xué)理論聯(lián)系在一起。其實(shí)奧伯斯佯謬站不住腳的原因和大爆炸宇宙學(xué)理論沒有必然關(guān)系。我認(rèn)為奧伯斯佯謬不能成立的根本原因有如下幾點(diǎn)。 一是恒星不是一直存在，而是只存在了一段有限長的時(shí)間�！昂阈侵荒艽嬉欢斡邢揲L的時(shí)間”這個(gè)論斷和大爆炸宇宙學(xué)理論沒有什么關(guān)系。在牛頓的時(shí)空框架內(nèi)，恒星照樣可以形成和消亡。現(xiàn)在的天文觀測證明，恒星的形成和消亡現(xiàn)在也仍然在許多星系中進(jìn)行。因此每個(gè)恒星的壽命都是有限的。加上光的傳播速度有限，消亡后的恒星在光學(xué)波段幾乎不發(fā)光，還會(huì)擋住后面恒星發(fā)出的星光，因此在遠(yuǎn)處恒星發(fā)出的光不一定總能被我們觀測到。 二是宇宙空間不是真空。最新的觀測已經(jīng)證實(shí)，在廣闊的宇宙空間中存在大量被電離了的高溫氣體。這些高溫氣體對(duì)在其中傳播的由恒星發(fā)出的光，可以有散射和其它非線性作用。因此這些高溫氣體不只是會(huì)減弱恒星發(fā)出的光，還會(huì)使恒星發(fā)出的光發(fā)生頻率變化，同時(shí)還會(huì)發(fā)出頻率很低的軟光子。這也是奧伯斯佯謬立論的根據(jù)站不住腳的一個(gè)原因。因此，由遠(yuǎn)處恒星發(fā)出的峰值在可見光頻段的輻射，在被我們觀測到時(shí)，可見光的輻射也會(huì)被紅移到可見光波段之外，不會(huì)在可見光波段被觀測到（它是形成我們實(shí)際能夠觀測到的各向同性的輻射是微波背景輻射的原因之一）。奧伯斯在提出奧伯斯佯謬時(shí)似乎也考慮到宇宙空間中可能存在散射介質(zhì)，但他認(rèn)為散射介質(zhì)只會(huì)散射恒星發(fā)出的光子，散射不會(huì)使恒星發(fā)出的光子發(fā)生頻率變化，因此不會(huì)改變他的結(jié)論，這是不全面的。 三是恒星的空間分布也不是均勻的。奧伯斯佯謬的基本假設(shè)本身就不成立。層次結(jié)構(gòu)的恒星分布也會(huì)使奧伯斯佯謬的理論不成立。對(duì)這一點(diǎn)，陳學(xué)雷先生在科學(xué)網(wǎng)中的一篇文章“無限時(shí)空－－談?wù)動(dòng)钪鎸W(xué)的科普和一些常見的誤解（3）”中有比較詳細(xì)的討論。我就不討論了。 由此我們可以看出，把奧伯斯佯謬問題的解決和大爆炸宇宙學(xué)理論的提出聯(lián)系起來其實(shí)是一種誤解。大爆炸宇宙學(xué)理論中存在的宇宙膨脹會(huì)使恒星發(fā)出的光被紅移，這只是有利于解決奧伯斯佯謬這個(gè)問題的的一個(gè)因素。那就是因?yàn)榇蟛糠趾阈前l(fā)出的電磁波的能量主要集中在可見光波段，由于宇宙的膨脹，大部分恒星發(fā)出的光可能被紅移出光學(xué)頻段，導(dǎo)致光學(xué)頻段恒星發(fā)出的光進(jìn)一步減弱。但是天體輻射的紅移完全可以用其它的紅移機(jī)制加以解釋。我前面我已經(jīng)討論過，我們所觀測到的天體輻射紅移，完全可以用我提出的非多普勒紅移機(jī)制加以解釋。因此解決奧伯斯佯謬這個(gè)問題完全可以不需要引進(jìn)宇宙大爆炸的理論來加以解釋。 （新牛頓宇宙 第三章 微波背景輻射 3.7奧伯斯佯謬） 參考文獻(xiàn) 49 陳學(xué)雷無限時(shí)空－－談?wù)動(dòng)钪鎸W(xué)的科普和一些常見的誤解（3） 地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=37257 |
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2樓2010-05-22 18:12:26
ashitaka
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3樓2010-05-30 09:15:17
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