理论教育 宇宙大小计算方法及实际观测结果

宇宙大小计算方法及实际观测结果

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:现在计算在这种方案下OA的距离。按照第三种方案,宇宙的年龄为162.5亿年,目前的最大直径为:AB=OA+OB=260+120=380(亿光年)。上述三种方案,都是在假设有关天体的平均退行速度确定并且不变的情况下得到的,仅对第三种方案的后期退行速度作了适度调整。研究宇宙大小的这三种方案,纯粹是为抛砖引玉,提供一种计算宇宙大小的方法,没有任何数据依据,但是笔者还是比较倾向于第三种方案,因为它比较接近目前天文观察中的实际。

宇宙大小计算方法及实际观测结果

据说目前观测到类星体的最大红移为4~5,假设“埃布尔2218”星系相对于地球的退行速度为v=4c。按照这个速度需要多少时间才能达到130亿光年的距离呢?显然,t3=130/4=32.5(亿年)。即按照这个方案,宇宙的年龄为:T3=32.5+130=162.5(亿年)。先分析OB的距离,“埃布尔2218”星系130亿年前和我们的距离是130亿光年。该时刻到现在这130亿年与地球的距离又能增加多少呢?假设这130亿年“埃布尔2218”星系的平均退行速度在引力作用下已经衰减为v=c。“埃布尔2218”星系在这130亿年与地球增加的距离为:130×1≈130(亿光年),“埃布尔2218”星系与地球目前的距离为:OB=130+130=260(亿光年)。

现在计算在这种方案下OA的距离。同样,我们假设现在在地球上可以观测到OA方向的最远天体A的距离是80亿光年。说明A点在80亿年前与地球的距离就是80亿光年。这80亿光年的距离A点运行了多少时间呢?现在的宇宙年龄是162.5亿年,80亿年前宇宙年龄是162.5-80=82.5(亿年),说明80亿光年的距离是A点运行了82.5亿年的结果。A点82.5亿年的平均退行速度约为v=c。那么,A现在之前的80亿年的平均退行速度是多少?假设这80亿年较前82.5亿年的平均退行速度衰减了一半,为v=0.5c。则这80亿年退行距离为0.5×80=40(亿光年),OA目前的距离为:OA=80+40=120(亿光年)。按照第三种方案,宇宙的年龄为162.5亿年,目前的最大直径为:AB=OA+OB=260+120=380(亿光年)。

为了更加直观地比较这三种方案的结果,现在将这三种方案的结果列于表16-1中。

表16-1 宇宙大小的三种方案的比较表

(www.daowen.com)

其中第三种方案的后期退行速度作了适度调整,前两种未作调整。

从该表可以看出平均退行速度越小,宇宙年龄越大,宇宙直径越小;平均退行速度越大,宇宙年龄越小,宇宙直径越大。

目前有的观点认为宇宙年龄是137亿年,与上面三种方案中的宇宙年龄都相去甚远。逻辑而言,用哈勃公式计算宇宙年龄没有理论依据。按照上面计算宇宙年龄和大小的办法,如果将“埃布尔2218”星系的退行速度提高到5c,则宇宙年龄可以降到156亿年;如果退行速度提高到10c,则宇宙年龄可以降到143亿年,勉强接近137亿年。

上述三种方案,都是在假设有关天体的平均退行速度确定并且不变的情况下得到的,仅对第三种方案的后期退行速度作了适度调整。确定不同天体在不同的宇宙年龄中的退行速度,对确定宇宙的年龄和大小至关重要,而确定天体在不同的宇宙年龄或不同位置的退行速度,需要确定宇宙大爆炸的二级模型。研究宇宙大小的这三种方案,纯粹是为抛砖引玉,提供一种计算宇宙大小的方法,没有任何数据依据,但是笔者还是比较倾向于第三种方案,因为它比较接近目前天文观察中的实际。如果将不同宇宙年龄、不同位置的退行速度细化,可以更加接近天文观察实际。在今后工作中,我们可以根据观测结果作出符合实际的假设,即根据观测结果作出宇宙大爆炸的二级模型,以确定宇宙的退行速度,从而确定宇宙的大小。

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