测量宇宙的小尺——宇宙测量尺

神奇宇宙是如此的辽阔，星海茫茫能否用“尺子”来量？平时我们用米尺测量距离，而在茫茫宇宙中，面对星星等天体就失去了作用。

如何基于尺子的功能继续进行量天呢？带着这个问题，广西柳州市市民周坚进行了尝试，他基于他发现的周坚红移定律并作相对论多普勒效应解释而于2009年2月发明了一种专门测量宇宙的小尺——宇宙测量尺，并于3月申请了专利，专利申请号是200930301022.1。

所谓宇宙测量尺，就是基于普通“尺子”的功能，将基于周坚红移定律的应用所获得的宇宙参数刻制在普通“尺子”上所构成的尺子。

宇宙测量尺由主尺和副尺组成，尺子上的各种刻度参数是以中心为零起点（宇宙膨胀率则是以71公里/秒/百万秒差距为中心）向两边伸展，每个刻度代表一定天体距离，在对应的位置上，还标有各种不同的对应数据，这些对应数据包括宇宙膨胀率、宇宙膨胀速度、宇宙学红移、距离模数等宇宙参数。

宇宙测量尺的功能就是量天，量天上的星星有多远，量天上的星星到星星之间的距离有多远，量相对观测者来说天体所在空间的宇宙特征，量可观测宇宙的大小，等等。

在测量时只要将中心的零刻度点看成是观测者在宇宙空间中的观测位置，而向两边伸展的宇宙参数就是观测者在中心零刻度点上向正反两个方向进行观测所观测到的各种宇宙参数。在一般情况下，主尺设定为我们地球上的人类对宇宙进行观测的宇宙测量尺，副尺设定为包括地球在内的所有星球上的观测者（高智慧生命体）对宇宙进行观测的宇宙测量尺。

由于测量距离的范围不同，基于尺子距离的分辨率考量，宇宙测量尺可以设计成不同测量距离范围的宇宙测量尺，如10000Mpc宇宙测量尺、1000Mpc宇宙测量尺，等等。

 
图1  10000Mpc宇宙测量尺示意图

    图1就是一副10000Mpc宇宙测量尺示意图，由图可见，一副宇宙测量尺包含了相对观测者而言的诸多宇宙观测信息，这些信息确定的理论依据是周坚红移定律及其应用。

一、距离和宇宙学红移刻度确定的理论依据是周坚红移定律

1、周坚红移定律

周坚红移定律是在宇宙学尺度上的新定律，它描述的是光传播的特殊行为，即光（电磁辐射）的传播距离r与宇宙学红移z成正比，与宇宙学红移加1的和成反比，其中有一个为α的比例常数，称之为红移常数。

2、周坚红移定律的数学表达式

周坚红移定律的数学表达式是r=z/α(z+1)，其中r是光（电磁辐射）的传播距离，单位是Mpc，z是宇宙学红移（这里强调的是光传播特殊行为所致的宇宙系统红移，即宇宙学红移，而不是人们直接观测到的红移，即观测红移），α是宇宙学红移常数，即α=0.00023683 Mpc^-1。

二、距离模数刻度确定的依据是基于周坚红移定律应用的距离模数-宇宙学红移关系式

1、距离模数-距离关系式是m-M=5log(r)+βr+25，其中m-M是距离模数，r是单位为Mpc的天体相对观测者的距离，β是与宇宙大尺度有关的消光常数，即β=0.0014。

2、距离模数-宇宙学红移关系式是m-M=5log(z/α(1+z))+βz/α(1+z)+25，其中m-M是距离模数，z是宇宙学红移，α是宇宙学红移常数，即α=0.00023683 Mpc^-1，β是与宇宙大尺度有关的消光常数，即β=0.0014。

三、宇宙膨胀速度刻度确定的依据是基于周坚红移定律应用的宇宙膨胀速度函数

宇宙膨胀速度函数是υ=H₀r（1+αr（1-αr）/（（αr）²-2αr+2），其中υ是单位为km/s的宇宙膨胀速度，H₀是哈勃常数，即H₀=71km/s/Mpc，r是单位为Mpc的相对观测者的距离，α是宇宙学红移常数，即α=0.00023683 Mpc^-1。

四、宇宙膨胀率刻度确定的依据是基于周坚红移定律应用的宇宙膨胀率函数

宇宙膨胀率函数是H_z=H₀（1+αr（1-αr）/（（αr）²-2αr+2），其中H_z是单位为km/s/Mpc的宇宙膨胀率，H₀是哈勃常数，即H₀=71km/s/Mpc，r是单位为Mpc的相对观测者的距离，α是宇宙学红移常数，即α=0.00023683 Mpc^-1。

五、宇宙测量尺的形成

将上述公式的计算结果绘制在尺子上，由此就形成了图1所示的宇宙测量尺。

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