宇宙在膨胀吗？

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1、宇宙在膨胀吗？　　夏日夜空，繁星闪烁，不禁使人陷入对宇宙的遐想之中。20世纪10～20年代，天文学家发现远星系光谱线的频率随着它离我们距离的远近而有规律地变比，即谱线红移。1929年哈勃总结出谱线红移的规律是：对遥远星系，红移量与星系离我们的距离成正比，比例系数H叫哈勃常数，这红移叫宇宙学红移。　　此后，在红外及整个电磁波波段都观测到了这个规律。它被解释为是由星系系统地向远离我们的方向运动时的多普勒效应产主的。这就像火车远离我们行驶时汽笛的声调比静止不动时的声调更低一样，由此得出星系都在做远离我们的运动，离我们越远运动速度越快的结论。这就好

2、像是掺有葡萄干的面包在烤箱中膨胀起来一样。这个模型叫宇宙膨胀模型或大爆炸模型。近年来在宇宙膨胀的基础上又提出了爆胀宇宙等多种改进模型。　　从宇宙膨胀的观点出发，利用哈勃公式反推到过去宇宙中所有天体应该聚集于一点，由于某种原因在它内部产生了“大爆炸”。诞生了现在的宇宙，从而得出了时间是有开端，空间是有限的结论。宇宙从大爆炸到现在究竟经过了多少时间，即宇宙的年龄是多少，这取决于哈勃常数H的大小。最初哈勃常数仅500，这样算出的宇宙年龄比地球的45亿年的年龄小很多。以后改为50～100之间。若取100，宇宙的年龄只有100亿年，而银河系的球状星团

3、的年龄是150亿年，矛盾很大。若取50，宇宙年龄为200亿年，矛盾不那么明显，因此被大爆炸宇宙论者所赞同，但在观测上，这个数值有些勉强。究竟是多少，一直没有定论。　　近年来用哈勃太空望远镜观测的结果倾向于取80.这样算出的年龄为120亿年，矛盾还很明显。宇宙将来是一直膨胀下去还是又收缩回来，这要取决于宇宙的平均密度。而宇宙平均密度究竟是多少目前还不能确定，因为观测的距离越远，平均密度越小，下限有没有还不能确定。1965年发现了宇宙空间的微波背景辐射，被大爆炸论者解释为大爆炸时期的光经过上百亿年后的遗迹，是大爆炸宇宙的一大证据，但这种解释并不

4、是唯一的，因为宇宙空间中充满介质，微波背景辐射具有黑体辐射的性质，可以解释为宇宙空间中介质发出的温度是的热辐射。　　仔细分析起来，问题可能出在将光谱线的红移都解释为星系运动的多普勒效应上。过去，人们曾用多普勒效应解释了银河系内恒星的光谱线移动，从而成功地确定了星系内存在自转现象。但现在天文观测中却发现一些红移现象，若用运动的多普勒效应解释就存在许多困难，这促使人们考虑到必然还有其他机制能产生红移，这里列举几种观测结果。　　①多普勒效应对同一个天体，其红移量与光谱线的频率无关，因此观测每个星系中不同谱线的红移量，比较它们是否一致，就是鉴别红移

5、是否由多普勒效应产生的一种依据。如果一致，就表示有可能是由多普勒效应产生的；如果不一致，就肯定它至少不完全是由多普勒效应产生的。1949年威尔逊对星系NGC4151的观测结果表明，虽然不同频率的红移量差别不大，但也超出了观测的误差范围，频率越高，红移量越小。这样至少可以认为宇宙红移不完全是由多普勒效应产生的。　　②从太阳中心到边缘各点发出的同一种谱线，在扣除了各种已知的运动效应后，越靠近边缘的地方红移量越大，在太阳半径90％左右的地方，红移量急剧增加。这意味着太阳上还有某种未知的因素在产生红移。　　③先驱6号宇宙飞船发射的遥测信号中心频率为

6、2292兆赫，当飞船绕到太阳背面经过太阳边缘时观测到异常红移现象。　　④类星体红移量一般都很大，如果把这都归结为多普勒效应，算出的距离一般在100百万秒差距以上。由此推算出它发出的总光能力为银河系的100倍；射电能为银河系的10万倍。　　而由光变周期算出它的直径只有一光年左右，这意味着类星体的辐射密度非常高，但目前一直找不到产生这样高辐射密度的物理机制。有些天文学家认为，类星体的红移中至少有一部分不是由多普勒效应产生的，因而类星体离我们的距离较现在推算的要近得多。　　⑤星系、类星体相互之间都有成协的现象，即这些天体两两或更多相距较近并有物理

7、联系。观测表明，有些成协天体间红移值相差较大，有些类星体光谱中的吸收线与发射线互不相同，而且不同的吸收线有各不相同的红移值，称为多重红移。　　既然这些红移不能用多普勒效应解释，那么它产生的原因究竟是什么呢。光在发射时固然有许多因素影响它的频率，但宇宙中这么多天体都如此有规律地只随着远离我们的距离而变化，就难以理解了。光在它漫长的传播路径上经历了几亿至上百亿年的岁月，这期间必然比它在发射的一瞬间有更多的因素影响着它的频率。现在人们了解到，在星系际空间中存在着星系际介质，它的密度在10E-29克／立方厘米以下。成分与银河系的大致相同。除了有能对

8、星光产生可见效应的星系际气体、尘埃和固态物质、低光度星体外，还有大量的基本粒子。　　据估计，星系间基本粒子的质量占了整个宇宙总质量的绝大部分，它们是看不见的。　　光与介质的相互作