基于周坚红移定律的宇宙ABCD划分法

上一篇 / 下一篇  2009-10-31 03:44:55

基于周坚红移定律的宇宙ABCD划分法

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于2009年10月27日发表的“周坚红移定律作相对论多普勒效应解释”一文已知：

周坚红移定律作相对论多普勒效应解释导出的宇宙膨胀率函数是：

        （1）  

其中：

        （2）  

式中，H_Z是单位为km/s/Mpc的宇宙膨胀率，H₀是哈勃常数，即H₀=71 km/s/Mpc，Z_υr是随距离r变化的宇宙膨胀变速因子，α是宇宙学红移常数，即α＝0.00023683 /Mpc，r是单位为Mpc的天体距离。

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于2009年10月30日发表的“基于周坚红移定律的宇宙膨胀率观测现象细节描述”一文已知：

宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图如图1所示。

图1  宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图。图中实线是周坚红移定律作相对论多普勒效应解释导出的宇宙膨胀率-宇宙学红移关系式给出的宇宙膨胀率H_Z曲线，虚线是哈勃常数H₀曲线。

仔细观察这个宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图很容易发现可观测宇宙可以就依据其宇宙膨胀细节特征进行不同特征区域的划分，具体划分如下。

依据“基于周坚红移定律的宇宙膨胀率观测现象细节描述”一文对宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图的宇宙膨胀细节特征描述，我们即可在宇宙膨胀率－宇宙学红移关系图1中画出三条垂直线将这四种宇宙膨胀特征区域分开，于是就获得了将可观测宇宙划分为如图2所示的划分为四个特性区域的宇宙膨胀率－宇宙学红移关系图，图中的三条垂直线依次分别定义为A线、B线和C线，其中，A线是宇宙学红移等于0.01的垂直线，B线是宇宙学红移等于宇宙膨胀拐点宇宙学红移常数z_zh（z_zh＝1.4142135624）的垂直线，C线是宇宙学红移等于100的垂直线，它们将宇宙膨胀率－宇宙学红移关系图1依次划分为如图2所示的四个宇宙膨胀特性区域，它们依次是A区、B区、C区和D区，对应的依次是A区宇宙、B区宇宙、C区宇宙和D区宇宙，而这种划分宇宙区域的方法就是宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法。

图2  划分为四个特性区域的宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图。图中实线是周坚红移定律作相对论多普勒效应解释导出的宇宙膨胀率函数（1）给出的宇宙膨胀率H_Z曲线，虚线是哈勃常数H₀曲线，三条垂直线分别是A线、B线和C线，四个特性区域分别是A区、 B区、C区和D区。

在国家科技成果网-解析宇宙学创始人周坚的博客中于2009年10月29日发表的“基于周坚红移定律的无限宇宙整体描述”一文中已经把无限的宇宙划分为可观测宇宙和不可观测宇宙，现在又依据宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法将可观测宇宙划分为四个宇宙膨胀特征区域，它们依次分别是A区宇宙、B区宇宙、C区宇宙和D区宇宙，这些不同宇宙膨胀特征区域的具体情况又是怎样的呢？作为周坚红移定律的发现人有义务向祖国、向人民、向全世界解释清楚，具体说明如下。

一、A区宇宙膨胀特征

基于宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法，A区宇宙被定义为宇宙学红移小于0.01的宇宙膨胀特性区域，依据宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图，它具有如下宇宙膨胀特征：

1、就图形观察来看，A区宇宙的宇宙膨胀率－宇宙学红移曲线呈现出水平状直线的特性，即宇宙膨胀率近似等于哈勃常数（H_z≈H₀），说明该区域的宇宙膨胀特征属于均匀膨胀特征，这与哈勃定律所描述的均匀膨胀的宇宙是完全一致的；

2、依据周坚红移定律的计算，该区域的观测球面半径在小于41.8062275833Mpc（1.3635624624亿光年）的距离范围内；

3、依据宇宙膨胀率函数（1）式计算，该区域的宇宙膨胀率在大于等于71 km/s/Mpc（哈勃常数）至小于71.3514677491 km/s/Mpc的范围内，对应的宇宙膨胀速度在小于2982.9356991238km/s的范围内。

二、B区宇宙膨胀特征

基于宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法，B区宇宙被定义为宇宙学红移大于等于0.01至小于宇宙膨胀拐点宇宙学红移常数z_zh（z_zh＝1.4142135624）的宇宙区域，依据宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图，它具有如下宇宙膨胀特征：

1、就图形观察来看，B区宇宙的宇宙膨胀率－宇宙学红移曲线呈现出加速上升的特性，即宇宙膨胀率随宇宙学红移的增大而急剧增大，说明该区域的宇宙膨胀特征属于加速膨胀特征，这与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的观测事实相吻合；

2、依据周坚红移定律的计算，该区域的观测球面半径在大于等于41.8062275833Mpc（1.3635624624亿光年）至小于2473.4416338115 Mpc（80.674396130亿光年）的距离范围内；

3、依据宇宙膨胀率函数（1）式计算，该区域的宇宙膨胀率在大于等于71.3514677491 km/s/Mpc至小于85.7045814642 km/s/Mpc的范围内，对应的宇宙膨胀速度在大于等于2982.9356991238 km/s至小于211985.280002054 km/s的范围内。

三、C区宇宙膨胀特征

基于宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法，C区宇宙被定义为宇宙学红移大于等于宇宙膨胀拐点宇宙学红移常数z_zh（z_zh＝1.4142135624）至小于100的宇宙区域，依据宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图，它具有如下宇宙膨胀特征：

1、就图形观察来看，C区宇宙的宇宙膨胀率－宇宙学红移曲线呈现出加速下降的特性，即宇宙膨胀率随宇宙学红移的增大不是继续增大，而是急剧减小，说明该区域的宇宙膨胀特征属于减速膨胀特征，这与SN1997ff超新星处在减速膨胀阶段的观测事实相吻合；

2、根据周坚红移定律的计算，该区域的观测球面半径在大于等2473.4416338115Mpc（80.674396130亿光年）至小于4180.6227583322 Mpc（136.35624624亿光年）的距离范围内；

3、依据宇宙膨胀率函数（1）式计算，该区域的宇宙膨胀率在小于等于85.7045814642km/s/Mpc至大于71.6959419722 km/s/Mpc的范围内，对应的宇宙膨胀速度在大于等于211985.280002054 km/s至小于299733.686688885 km/s的范围内。

四、D区宇宙膨胀特征

基于宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法，D区宇宙被定义为宇宙学红移大于等于100至无穷大（∞）的宇宙区域，依据宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图，它应该具有如下宇宙膨胀特征：

1、就图形观察来看，D区宇宙的宇宙膨胀率－宇宙学红移曲线呈现出与A区宇宙相同的水平状直线的特性，即宇宙膨胀率近似等于哈勃常数（H_z≈H₀），说明该区域的宇宙膨胀特征与A区宇宙一样属于均匀膨胀特征，由于它处在接近光速的宇宙膨胀速度区域，为区别于A区宇宙的均匀膨胀特征，我们就将它称之为光速端均匀膨胀特征，这与哈勃定律所描述的均匀膨胀的宇宙是完全一致的；

2、依据周坚红移定律的计算，该区域的观测球面半径在大于等于4180.6227583322Mpc（136.35624624亿光年）至小于4222.4289859155 Mpc（137.71980870亿光年）的距离范围内；

3、依据宇宙膨胀率函数（1）计算，该区域的宇宙膨胀率在小于等于71.6959419722km/s/Mpc至大于71km/s/Mpc的范围内，对应的宇宙膨胀速度在大于等于299733.686688885 km/s至小于299792.458 km/s（光速c）的范围内。

基于上述分析，有理由相信相对观测者而言所观测到的可观测宇宙完全可以依据其膨胀特征划分为四个宇宙膨胀特征区域，为了人们便于理解，现将划分结果以及对应的膨胀特征归纳如下表。

从该表中可以看出，周坚红移定律在整个可观测宇宙中都适用，而哈勃定律只在均匀膨胀特征的A区宇宙和光速端均匀膨胀特征的D区宇宙中适用。

该表具有很强的实际应用价值，在宇宙观测中，人们只要获得其中的一两个天体参数就可以依据该表判定出该天体的诸多宇宙信息。

至此，基于周坚红移定律的宇宙ABCD划分法介绍完毕，感谢各位专家、学者以及天文爱好者等同仁观阅、赐教。