哈勃定律也可以根据时空学结论解释。根据宇宙大爆炸演化模型,我们可以认为宇宙爆炸的所有衍生物都是从爆炸开始时,从爆炸中心以v=0的初速度、以巨大的加速度向四面八方快速扩散。爆炸方程可以简单表示如下
其中v是天体相对于爆炸中心在相当一段时间内的平均膨胀速度,H表示某种函数关系,自变量r是天体到宇宙爆炸中心,即宇宙中心的距离。按照爆炸模型,H是增函数,即r越大v越大。否则,爆炸和扩散就没有区别了。还要强调,方程中的物理量,都是同一宇宙时间的物理量。图15-1是宇宙大爆炸后某一时刻的示意图。假设有A、B两星系,在该时刻与大爆炸中心O的距离分别为r1、r2。根据(15-5)式,它们相对于O点的退行速度分别为
图15-1
则星系AB之间的速度为(www.daowen.com)
如果公式(15-5)是正比例函数,即如果H是r与v的比例常数,则公式(15-6)可以表示为
根据(15-7)式,说明任意两天体AB之间的相对速度是互相背离的(r2-r1是距离,一定大于0)。(15-7)式就是哈勃定律的另一种形式。其中v就是任意两个星系或星系团之间相互背离的相对速度,就是哈勃定律中的“退行速度”,H就是“哈勃常数H0”,r2-r1就是天体之间的相对距离。同样要强调,方程式(15-7)中的物理量也必须是同一宇宙时间的物理量。公式(15-5)和图15-1虽然简单,但是意义却非常重要。它说明了哈勃定律即公式(15-1)的内涵和本质,宇宙膨胀是有心膨胀,是相对于宇宙爆炸中心的膨胀。这个中心,就是宇宙刚爆炸时原始宇宙火球对应的空间位置。逻辑而言,根据爆炸的实际,现在这个位置上可以存在对应的天体,也可以不存在对应天体,是一个确定的空间位置。(15-7)式说明,哈勃定律中的r,并不一定是天体与太阳之间的距离,它可以是任意两个天体之间的距离。这是宇宙膨胀的本质特征。
现在对哈勃定律提出两点看法。
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