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twxz木蟲 (正式寫手)
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[交流]
【交流】宇宙加速膨脹？
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新牛頓宇宙 第六章 暗能量 6.5 宇宙加速膨脹？ 目前大部分學(xué)者接受了所謂‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’�！畼�(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’在1998年之前和1998年以后是有不同的含義。在1998年之前，‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’認(rèn)為宇宙是減速膨脹，而1998年以后則認(rèn)為宇宙是加速膨脹。‘宇宙加速膨脹’導(dǎo)致暗能量概念的引入，解決了‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’中宇宙物質(zhì)密度不等于‘宇宙臨界密度’難題，更堅(jiān)定了部分宇宙學(xué)家對(duì)‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’的信心，認(rèn)為現(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入‘精確宇宙學(xué)時(shí)代’�？墒俏野l(fā)現(xiàn)，即使哈勃定律可以推論宇宙是膨脹的，‘宇宙加速膨脹’這個(gè)推論也只是Saul Perlmutter他們對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤解讀的結(jié)果。 1990年哈勃空間望遠(yuǎn)鏡升空后，由于超新星爆炸時(shí)它的光度可以超過一個(gè)星系的總光度，而且它們的光度可以通過理論計(jì)算得到，于是有一些天文學(xué)家開始利用對(duì)Ia超新星的觀測(cè)，來測(cè)定位于比50億光年還遠(yuǎn)天體的距離。觀測(cè)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高紅移的超新星的‘實(shí)際距離’計(jì)算都比用哈勃定律算出來的更遠(yuǎn)。由此宇宙學(xué)家得出結(jié)論：我們的宇宙正在加速膨脹。這就是所謂宇宙加速膨脹的觀測(cè)根據(jù)。1998年的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)震驚了世界，被列為當(dāng)年《科學(xué)》雜志十大科學(xué)進(jìn)展之一。 在天文觀測(cè)中距離的測(cè)量有多種方法，對(duì)不同距離范圍的天體距離，天文學(xué)家通常采用不同的測(cè)量方法。對(duì)近處天體的距離，天文學(xué)家可以采用三角測(cè)量法。但對(duì)遙遠(yuǎn)天體的距離測(cè)量，天文學(xué)家最常用的方法是光度距離計(jì)算法。其原理是：發(fā)光的天體離我們?cè)竭h(yuǎn)看起來越暗。觀測(cè)者觀測(cè)到的天體光度和天體距離的平方成反比。所謂‘實(shí)際距離’在這里是指用這種光度距離計(jì)算法計(jì)算出來的‘光度’距離。用這種辦法計(jì)算出來的天體系統(tǒng)的距離是暗含有兩個(gè)前提假設(shè)條件的。這就是：其一就是要找到一類天體，它們的光度基本一致。天文學(xué)中把這類天體的光度稱為‘標(biāo)準(zhǔn)燭光’（standard candles）。Ia型超新星就是被用來作為探測(cè)遙遠(yuǎn)暗天體距離的‘標(biāo)準(zhǔn)燭光’。其二是從具有‘標(biāo)準(zhǔn)燭光’天體發(fā)出的光在傳播到接收儀器的過程中，除了距離減弱效應(yīng)之外不存在任何其它可以使星光減弱的物理過程，或者這個(gè)過程對(duì)星光的減弱程度可以計(jì)算出來而加以修正。 如果從具有‘標(biāo)準(zhǔn)燭光’天體發(fā)出的光在傳播過程中存在有可以使星光減弱的物理過程，但在數(shù)據(jù)處理時(shí)沒有進(jìn)行必要的修正，則用這個(gè)方法計(jì)算出來的天體的距離就要比真實(shí)的距離大。Saul Perlmutter等天文學(xué)家在宣稱發(fā)現(xiàn)‘宇宙在加速膨脹’時(shí)也考慮到這一點(diǎn)，因此他們?cè)谡撐闹杏懻摿诉@個(gè)問題（文獻(xiàn)69中 747頁）。不過他們認(rèn)為，在他們對(duì)不同紅移的Ia型超新星的觀測(cè)中，并沒有發(fā)現(xiàn)Ia型超新星發(fā)出的光在傳播過程中，存在有可以使星光減弱的物理過程。他們得出這個(gè)結(jié)論的根據(jù)是：他們對(duì)不同紅移的Ia型超新星的觀測(cè)是在不同波段都進(jìn)行了，并沒有發(fā)現(xiàn)由于宇宙空間中存在有塵埃（dust）的吸收作用而導(dǎo)致超新星發(fā)出的輻射有‘紅化’現(xiàn)象（reddening）。因此他們得出結(jié)論：‘超新星發(fā)出的輻射在傳播過程中不存在有可以覺察的使星光減弱的物理過程’ 顯然，他們得出‘超新星發(fā)出的輻射在傳播過程中不存在有可以覺察的使星光減弱的物理過程’這個(gè)結(jié)論是片面的，不符合實(shí)際情況。因?yàn)樗麄儧]有考慮到在宇宙空間中，除了存在有塵埃，還存在有大量的自由電子。超新星發(fā)出的輻射，在有大量自由電子的存在的空間中傳播過程時(shí)，會(huì)由于自由電子的散射作用而導(dǎo)致星光的減弱。當(dāng)然，這也不能怪他們。因?yàn)楫?dāng)時(shí)（1998年），宇宙學(xué)家還沒有認(rèn)識(shí)到在宇宙空間中有大量的自由電子存在。在宇宙空間中大量存在有大量自由電子這個(gè)事實(shí)是在2008年5月才有國外媒體報(bào)道。是由1999年12月發(fā)射升空的X射線觀測(cè)衛(wèi)星（XMM-牛頓）發(fā)現(xiàn)的。自由電子對(duì)電磁輻射的散射截面和波長沒有關(guān)系，因此自由電子對(duì)遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光輻射由于散射作用會(huì)導(dǎo)致的星光減弱效應(yīng)，但不會(huì)像塵埃的吸收作用那樣產(chǎn)生‘紅化’現(xiàn)象。塵埃是因?yàn)閷?duì)藍(lán)光的吸收要比紅光大，所以才會(huì)會(huì)產(chǎn)生‘紅化’現(xiàn)象。 Saul Perlmutter他們?cè)谟^測(cè)Ia型超新星時(shí)沒有觀測(cè)到Ia型超新星發(fā)出的輻射在傳播過程中有明顯‘紅化’現(xiàn)象，并不能說明‘Ia型超新星發(fā)出的輻射在傳播過程中不存在有可以覺察的使星光減弱的物理過程’。所以Saul Perlmutter對(duì)所觀測(cè)到的Ia型超新星發(fā)出的輻射，沒有對(duì)宇宙中存在的自由電子的散射作用進(jìn)行必要的修正是錯(cuò)誤的。 在距離小的時(shí)候，自由電子散射作用導(dǎo)致的減弱效應(yīng)還不明顯，所以它沒有被天文學(xué)家所發(fā)現(xiàn)。用來建立哈勃定律所觀測(cè)的星系就位于這種‘距離小’的范圍。但在大距離的情況下，自由電子的散射作用導(dǎo)致的減弱效應(yīng)就顯現(xiàn)出來。用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)到的高紅移Ia型超新星就屬于這種‘大距離’的情況。因此對(duì)高紅移Ia型超新星觀測(cè)計(jì)算出來的‘實(shí)際距離’，因?yàn)闆]有對(duì)自由電子的散射作用進(jìn)行必要的修正，都比直接用哈勃定律計(jì)算出來的更遠(yuǎn)。 由此可見，Saul Perlmutter所發(fā)現(xiàn)的所謂‘宇宙加速膨脹’，實(shí)際上是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)做了錯(cuò)誤解讀的結(jié)果，并不是我們所處的宇宙真的在‘加速膨脹’，即使哈勃定律可以解釋為是宇宙膨脹的結(jié)果。 參考文獻(xiàn) 73 鄭怡嘉 XMM-牛頓衛(wèi)星敲響了宇宙大爆炸理論的喪鐘 地址：http://blog.51xuewen.com/zyjblog/article_22787.htm 69 Saul Perlmutter, Supernovae, Dark Energy, and the Accelerating Universe: The Status of the Cosmological Parameters 地址：http://www.slac.stanford.edu/econf/C990809/docs/perlmutter.pdf |
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