理论教育 宇宙中心:测定和确定方法详解

宇宙中心:测定和确定方法详解

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在第一节“宇宙的年龄和大小”中,我们已经假设测定了宇宙的一条直径AB的距离。按照第二个方案,AB现在的距离为375.6亿光年,其中OA现在为115.6亿光年,OB现在为260亿光年。于是,很容易确定宇宙现在的半径为:PA=AB/2=375.6/2=187.8(亿光年),其中,OA为115.6亿光年。其交点实际上是宇宙的几何中心。根据宇宙的形状,我们理论上还可以确定宇宙的物理中心或质量中心。以上是根据第二种方案确定的宇宙中心。

宇宙中心:测定和确定方法详解

第十四章说明了宇宙膨胀是“有心”膨胀,膨胀又说明宇宙不是静止的。在任意确定时刻,宇宙中所有物质都有确定的位置,即在任意时刻宇宙大小都是确定的,宇宙中心也是确定的。下面我们讨论宇宙现在的中心。

在第一节“宇宙的年龄和大小”中,我们已经假设测定了宇宙的一条直径AB的距离。现在,我们根据AB的距离确定宇宙的中心。

按照第二个方案,AB现在的距离为375.6亿光年,其中OA现在为115.6亿光年,OB现在为260亿光年。假设AB现在的中点为P点,即可以理解为宇宙现在的中心是P点。于是,很容易确定宇宙现在的半径为:PA=AB/2=375.6/2=187.8(亿光年),其中,OA为115.6亿光年。因此,地球现在与宇宙中心P的距离为:OP=187.8-115.6=72.2(亿光年)。这个距离是现在的距离,P点现在发出的光需要72.25亿年以后我们才可以观察到。我们现在观察到的P点的光是什么时候发出的呢?或者说我们现在观测到的P点对应天体是哪一位置呢?宇宙中心P点现在与我们的距离为72.2亿光年,这段距离是P点在宇宙目前年龄260亿年时间内完成的,因此P点相对于我们的退行速度为v,则v=72.2c/260=0.28c。假设我们现在接受到的P点的光是t亿年前发出的,说明该时刻,P点一方面以0.28c的速度相对于地球退行,另一方面P点发出的光又以光速c射向地球,两者用t亿年的时间同时到达地球和P点现在的位置。因此,t=72.2/(c+0.28c)=56.7(亿年)。

这说明我们现在接收到的P点的光是56.7亿年前发出的。现在观察到OB方向与我们的距离是56.7亿光年的对应星系,就是宇宙的中心,它现在与我们的距离为72.2亿光年。根据现在的观测,应该怎样确定P点对应的是哪一个星系呢?由于该星系相对于我们的退行速度为0.28c,根据多普勒红移公式(4-3)z=(λ-λ0)/λ0=v/c,我们只要找出该方向红移为z=0.28对应的星系,它就是宇宙中心对应的P点。最好的办法是,直接利用光度测距法测出这个方向距离我们为56.7亿光年的星系。(www.daowen.com)

如果我们根据本章第二节的方法已经观察确定了宇宙的形状,我们还可以确定与AB垂直,并且互相垂直的另外两条宇宙直径长度。其交点实际上是宇宙的几何中心。根据宇宙的形状,我们理论上还可以确定宇宙的物理中心或质量中心。如果宇宙是标准的球形,则这两个中心是重合的;如果与球形差别不大,两个中心的距离也不远;如果与球形差别很大,两个中心的距离相差就很远。

以上是根据第二种方案确定的宇宙中心。按照第一、第三种方案,同样可以确定相应的宇宙中心。

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