天文学解析:宇宙膨胀
   来源:人一生的感悟     2020年02月14日 06:13

望远镜的观测结果显示大多数星系会表现出“红移”,并且随着星系变得更加遥远,红移的程度会增加。从任何居住在这些星系里的人们的角度来看,放佛星系邻居正在远离你。虽然这个观点听上去非常单调,但它标志着对宇宙本质、起源和命运的革命性观点的开始,这暗示着几十亿年前,宇宙比现在要更加密集,且始于宇宙大爆炸。然而,近日德国海德堡大学的克里斯托弗·威特瑞奇教授发表的一篇新文章挑战了这种传统思考方式。他指出原子释放的光也受到它们的组成粒子,也即电子的质量的支配。如果原子质量增加,那么吸收和释放的光将朝光谱的蓝色部分移动,反之则朝红色部分移动。

由于光的频率或者称“音调”会随着质量的增加而增加,威特瑞奇教授辩论称在很久以前原子质量可能非常低,如果质量在持续增加,那么古老星系的颜色将表现出红移——而红移的程度取决于它们距离地球有多远。“我的同事尚未发现这一理论存在任何瑕疵,” 威特瑞奇说道。表示宇宙根本没有膨胀——甚至有可能在收缩——的观点已经引起有些专家的重视,例如英国圣安德鲁斯大学研究引力替代理论的宇宙学家赵洪生教授。

对于自己的研究标志着两种不同观点的改变,威特瑞奇教授表现出超然甚至是幽默的态度。这两种观点代表了对现实的不同观点:要不就是星系之间的距离在增加,正如传统观点里所描述的,或者原子的大小在缩减从而增加了自身的质量;或者是这两种情况的复杂结合。威特瑞奇的观点的优势之一在于它能够在时间的起始处摈弃奇点,也即物理学原理瓦解的转折点,的物理现象。宇宙大爆炸在遥远的过去里已经变得模糊不清:“宇宙钢琴”的第一个音符太漫长太低沉了。

霍金对宇宙命运的关注使他忘记了自己还有多少时光。而上帝似乎也忘记了霍金的人间岁月的长短,任由他的思想在宇宙中遨游。到20世纪70年代初,霍金的双手已基本瘫痪,他不能画图,也不能书写算式。于是他自创了一种研究方法,用思维来画图与计算。他将公式想象为各种图形,在他的思维世界里,通过图形的变化来代替用笔来计算。这种独特的思维方式帮助他发现了黑洞的性质:黑洞的表面积永远不会缩小。不久,他又发现,黑洞并不完全是“黑”的,黑洞的巨大引力能把宇宙中的粒子对中的那个带负能量的粒子吸入黑洞,使黑洞的质量减小;而另一个以辐射的形式向外逃逸,从而被外部的观测者发现。

霍金的宇宙模型是一个封闭的无边界的有限四维时空,并没有给上帝留出位置。不过罗马教廷仍然推选他作为教廷科学院的院士,因为他支持大爆炸理论,而“支持大爆炸理论的人,都是教会的朋友。”教会甚至要授予霍金一枚奖章。但是霍金对教会审判伽利略还是耿耿于怀,坚持要在领奖前看一眼教会图书馆中保存的审判伽利略的记录。最后,教会让步了。伽利略被宣布无罪。

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