基于周坚红移定律的无限宇宙整体描述

上一篇 / 下一篇  2009-10-29 22:02:35

基于周坚红移定律的无限宇宙整体描述

依据周坚在国家科技成果网-解析宇宙学创始人周坚的博客中发表的“解析宇宙学的理论基础──周坚红移定律”一文已知：

周坚红移定律是在宇宙学尺度上光（电磁辐射）的传播距离r与宇宙学红移z成正比，与宇宙学红移z加1的和成反比，其数学表达式是：

                  （1）  

其中，r是单位为Mpc的光（电磁辐射）的传播距离，z是宇宙学红移，α是宇宙学红移常数，即α=0.00023683 /Mpc。

著名的哈勃定律是众所周之的，它的数学表达式是：

                  （2）  

其中，r是单位为Mpc的距离，z是红移，H₀是哈勃常数，即H₀=71km/s/Mpc，c是光速，即c =299792.458km/s。

从这两个数学表达式来看，它们的距离都是红移的函数，但在红移趋向于无穷大的时候，周坚红移定律和哈勃定律分别会出现什么情况呢？由于作者是周坚红移定律的发现人，因此作为周坚红移定律的发现人回答这个问题是责无旁贷的义务。

首先请大家先看看周坚红移定律在宇宙学红移趋向于无穷大的时候所出现的情况。

1、周坚红移定律中的分子项z趋向于无穷大，分母项(z+1)也同样趋向于无穷大；

2、由于周坚红移定律中的分子项z和分母项(z+1)同时趋向于无穷大，以至于宇宙学红移z除以宇宙学红移z加1的和就趋向于一个常数1。由此可见，函数z/(z+1)在宇宙学红移z趋向于无穷大时的极限值是1；

3、基于函数z/(z+1)在宇宙学红移z趋向于无穷大时的极限值是1，以至于周坚红移定律就演变成r=1/α；

4、至此，周坚红移定律中光（电磁辐射）的传播距离r就只与宇宙学红移常数α成反比，致使这个光（电磁辐射）的传播距离r趋向于一个常数；

5、由于宇宙学红移常数α=0.00023683 /Mpc，它的倒数就是4222.4289859Mpc，换算成光年就是137.71980870亿光年；

6、基于周坚红移定律中的距离r在宇宙学红移z趋向于无穷大时的极限值是4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年），由于周坚红移定律定义的距离r是光（电磁辐射）的传播距离，因此这个距离极限值4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）的物理意义无可厚非的就是光（电磁辐射）在真空中传播的极限距离，这是光（电磁辐射）在传播中的一种行为，不妨称之为光（电磁辐射）传播行为，这是一种特殊行为；

7、由于光（电磁辐射）在传播中存在这种特殊的传播行为，以至于观测者所能观测到的距离存在局限性，无论人们采用什么技术手段和先进方法都不可能超出这个极限距离（4222.4289859Mpc或137.71980870亿光年），这就是导致我们地球人总是觉得宇宙是有限的根本原因；

其次请大家再看看哈勃定律在红移趋向无穷大的时候所出现的情况。

1、哈勃定律中的分子项z趋向于无穷大，由于其分母项是1，它无论红移是何值都是1；

2、由于哈勃定律中的分子项z趋向于无穷大，而分母项仍然是1，以至于红移z除以1就趋向于无穷大；

3、基于函数z/1在红移z趋向于无穷大时的极限值同样趋向于无穷大，致使哈勃定律就演变成r=∞；

4、基于哈勃定律在红移z趋向于无穷大时的极限值同样趋向于无穷大，由于哈勃定律定义的距离r是天体到观测者之间的距离，因此这个无限大极限距离的物理意义无可厚非的是被观测天体到观测者之间的距离。

综合上述周坚红移定律与哈勃定律在红移趋向无穷大时的分析情况进行比较很容易发现：

1、虽然人们观测到红移都是趋向于无穷大，但这两个定律所导出的宇宙整体观测现象是不同的，周坚红移定律导出的是一个有限的宇宙观测极限距离（4222.4289859Mpc或137.71980870亿光年），而哈勃定律导出的是一个无限的宇宙观测极限距离；

2、相对观测者来说，周坚红移定律给出的是一个有限的概念球形体，而哈勃定律给出的是一个无限的概念球形体；

基于上述分析，现在我们再看看实际的宇宙整体观测情况。

1、夜空观测到的宇宙是漆黑一片。

面对充满无数颗恒星的夜晚来说，周坚红移定律所圈定的星体是有限的，以至于由周坚红移定律所导出的宇宙整体观测现象在夜晚应该是漆黑一片，这符合实际夜空观测情况，而哈勃定律所圈定的星体是无限的，以至于由哈勃定律所导出的宇宙整体观测现象在夜晚应该是白昼一片，但这不符合实际夜空观测情况，于是就存在奥伯斯佯谬之说。

2、威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星的探测结果。

基于威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星探测到的宇宙微波背景辐射全天图的分析，从WMAP三年数据并结合其他天文观测对宇宙学基本参量的进一步修正的宇宙年龄推算，宇宙的直径是136亿光年到139亿光年之间，而基于1998年的两个研究小组研究高红移Ia超新星发现宇宙正在加速膨胀所发现的周坚红移定律的应用所获得的极限距离是137.71980870亿光年，它正好在这个136亿光年到139亿光年距离之中，由此可见，WMAP观测值与周坚红移定律推导出来的理论值完全吻合。

3、WMAP观测结果与高红移Ia超新星观测结果的内在联系。

基于周坚红移定律在宇宙学红移趋向于无穷大时所获得的光（电磁辐射）的传播极限距离（137.71980870亿光年）与WMAP观测所确定的宇宙半径（136亿光年到139亿光年）在误差范围内的一致性，周坚红移定律就像一座桥梁一样将高红移Ia超新星观测结果和WMAP观测结果串联在一起了，致使这两个互不相干的两个独立观测探测具有了它们之间的内在联系。

现在让我们回过头来再看看，就这么一个周坚红移定律竟然将夜空观测到的宇宙是漆黑一片的观测事实、威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星探测到的宇宙微波背景辐射全天图的观测事实以及高红移Ia超新星的观测事实有机地串联在一起了，可以说这是自偶然发现宇宙微波背景辐射以及发现高红移Ia超新星之后无数天文学家苦苦追求探索数十年所期盼获得的历史性事件，更是自1826年德国天文学家奥伯斯（H.Olbers）提出奥伯斯佯谬数百年来人们期盼寻找的答案。

通过分析周坚红移定律与哈勃定律在解释宇宙整体观测现象至此，作为周坚红移定律的发现者有足够的理由肯定：相对观测者所能观测到的宇宙而言，人们只能观测到球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）范围内的天体，而这个球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）以外的天体是无论用什么方法都观测不到的，而要观测到它，必须通过观测者与非常遥远的天体相互靠拢，当靠拢到小于这个球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）以内时就能观测到它了。

现在，我们可以得出这样一个宇宙整体描述，那就是相对观测者而言所能观测到的球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）的概念球体就是我们通常所说的可观测宇宙，而所不能观测到的球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）的概念球体以外的部分宇宙就是相对可观测宇宙的不可观测宇宙。总之，可观测宇宙和不可观测宇宙构成了我们无限宇宙的整体，这就是真正意义上的宇宙，而这个真正意义上的无限宇宙仍然是可以观测的。

至此，作为周坚红移定律的发现人有理由向祖国，向人民，向全世界报告：宇宙是无限的，但相对观测者而言所能观测到的宇宙是有限的，它是一个球面极限半径为4222.4289859Mpc（137.71980870亿光年）的概念球形体，这个概念球形体就是我们通常所称之为的可观测宇宙，而在这个可观测宇宙之外的宇宙部分我们通常称之为不可观测宇宙，这就是基于周坚红移定律的无限宇宙整体描述。该让周坚红移定律的发现人喘口气了，作为周坚红移定律的发现人至此已经完成了他义不容辞的基于周坚红移定律的无限宇宙整体描述的历史使命。