什么叫哈勃红移?

1.由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线的红化。

2.一个天体的光谱向长波(红)端的位移。天体的光或者其它电磁辐射可能由于运动、引力效应等被拉伸而使波长变长。因为红光的波长比蓝光的长,所以这种拉伸对光学波段光谱特征的影响是将它们移向光谱的红端,于是这些过程被称为红移。

3、哈勃“谱线红移”现象是由哈勃所证实的,他观察到地球以外的星体所发出的光谱都在向红色的一段移动,这说明他们正在远离地球,从而证实了宇宙在膨胀,和“红移”相反的现象称为“蓝移”。

所谓哈勃红移,是指光的多普勒效应和时空膨胀效应综合产生的一种现象。

现在可以认定的是,大爆炸宇宙论是从1922年开始萌芽起来的。

因为就是这一年,著名的天文学家、物理学家埃德温·哈勃开始注意到宇宙天体红移现象,这是一个惊天的突破。

这个突破预示着宇宙有一个大爆炸时刻,从那个时间开始,宇宙就一直在膨胀。

由此,一直以来科学界普遍认同的静态宇宙论破产了。这个学说认为,宇宙天体虽然遵循规律不断运动着,但宇宙本身是无边无际无始无终,一直就是这个样子,没有什么变化的。

哥白尼、伽利略、牛顿等科学大师们从来也没有怀疑这一点。

就连因发表相对论风靡世界的爱因斯坦也脱不了这个窠臼。他的引力场方程本来推断出宇宙是一个不断变化的过程,但为了迎合科学界一直以来坚持的静态宇宙观,只能在自己的场方程里加入了一个宇宙常数,以取得方程的平衡。

爱因斯坦后来验证了哈勃的宇宙学红移发现,承认自己受到传统观念禁锢,犯了错误。从此,取消了场方程中的宇宙常数。

其实导致当时科学界这种固执观念的主要根源,是对神创论批判产生的后遗症。因为宇宙有一个起点的说法与圣经说法类似,所以一旦有人提及此类问题,就会被认为是宗教神创论的死灰复燃。

用辩证唯物主义的说法就是在倒掉洗澡水时,把孩子也倒掉了。

哈勃的发现宣告了静态宇宙观的终结。

科学就是科学,科学规律一旦被发现并被验证,就不以人的意志为转移,生命力越来越旺盛。

哈勃发现星系红移现象后,经过数年持之以恒的研究,得出了一个规律:不管从哪个方向看,远方的星系都是高速远离我们,各向同性,越远越快,速度和距离有线性关系。

这就意味着在昨天,星系之间的距离比今天更近一些;前天就更近一些,以此类推,若干亿年前,这些星系应该是挤在一起的,在最开始的时刻,所有的星系都聚集在一个零点。

这就蕴含着宇宙最早是一个奇点,是一个没有体积无限小的奇点。

为什么宇宙不会是一个较大的球膨胀开来,而是一个无限小的奇点呢?

这就涉及到引力场方程了。2016年,卡尔·史瓦西根据爱因斯坦场方程得到了一个精确解,它发现任何物体都有一个质量最小临界半径,物质一旦被压缩进这个半径,就会无限坍缩。

后来人们把这个半径用史瓦西的名字命名,叫史瓦西半径。这个半径大小与质量成正比,计算公式为:

R=2GM/C²

式中,R为史瓦西半径值;G为引力常量(6.67x10-^11N·m²/kg²);M为天体质量;C为光速。

因此凭着宇宙巨大质量,不可能是一个不大不小的球,在引力作用下,宇宙要么就是一个奇点,要么就是在巨大的能量催动下膨胀。

那么,宇宙学红移为什么会成为计算遥远星系距离的量天尺呢?

这得从声波的多普勒效应说起。

声波的多普勒效应是在1942年,奥地利数学家、物理学家克里斯琴·多普勒·约翰发现的。

声波的多普勒效应许多人都有过体验,只不过一般人没把它往这个理论上联系罢了。

这个现象就是当同一个声源,在具有一定速度向我们靠近时,我们听到的声音会更尖锐;而以一定速度离去时,声音会变得更低沉。

比如我们日常听到的汽车、火车、救护车鸣笛声音,向着我们开过来时和离开时就不一样,就有这样的效应。

这是因为声源向我们靠拢时,波长和频率受到压缩,波长就会变短,频率就会变高;反之波长就会变长,频率变低,这样声音听起来就会有变化。

这里面有一个线性关系,靠近或远离的速度越快,声音变化得就越大。因此凭着这个规律就可以计算出声源靠近或远离的速度,或者知道靠近或远离的速度,就能够计算出声波的波长和频率。

这个关系表达式为:

f=(u+v)/λ(声源靠近)或f=(u-v)/λ(声源远离)

式中,f为接收到的频率(Hz),u为波速(m),v为观察者或波源移动速度(m),λ为原有波源波长。

后来人们发现各种波都有多普勒效应,电磁波也不例外。

可见光是电磁波谱处于0.38~0.76μm波段的电磁波,当然也就有多普勒效应了。

这种效应的表现就是光谱的蓝移和红移。

可见光是一种复合光,其光谱显示出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色,当复合光通过三棱镜时会发生色散,把这些颜色的光谱解析出来。其中,红光波长最长,约0.64~0.76μm;紫光波长最短,为0.38~0.44μm。

当光源快速移动或者观测者相对光源快速移动时,靠近时光波会变短、频率会提高,因此光谱会向蓝色端移动;反之光波会变长、频率会变低,光谱就向红色端移动。

通俗的说,如果太阳高速向我们靠拢时,我们看到的太阳就白得发蓝;反之太阳就会变红。

这就是所谓的蓝移或红移。

哈勃经过长期观测研究,发现远方的星系都在红移,从而确定它们都在远离我们而去,越远红移得越厉害,就说明离开我们的速度越快。


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