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第23章 红移现象的形成原因

二十世纪的天文学家当中,哈勃这个名字是响当当的。由于在天文学上的非凡成就,他被誉为自伽利略、开普勒、牛顿以来最伟大最出色的天文学家,人们尊他为“星系天文学之父”。

1889年,哈勃出生于美国密苏里州一个律师家中,可能受家庭的影响他曾当过律师,后来在芝加哥大学天文学院的凯士天文台研究星云的本质和现象,于1929年提出了著名的哈勃定律。

早在二十世纪初期,斯里弗就在多年研究星云的基础上发现光谱红移现象。而哈勃完成了对24个星系的观察之后,又根据已有的和自己测定的星系距离资料,得出一个规律:河外星系(银河系以外的星系)的红移大小与它们到地球的距离成正比。如果以多普勒效应去解释星系红移现象就会得出星系都在远离地球而去,而且星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。星系退行是指星系远离地球的运动现象。这就是著名的哈勃定律。哈勃定律的提出,给宇宙膨胀模型带来了强而有力的支持。

不过随着天文学的发展,天文学家在进一步的观测和研究中,却发现哈勃定律与某一些事实存在着矛盾,这说明哈勃定律有不足之处甚至错误之处。到底星系的红移现象能否以多普勒效应来解释现在也存有疑问。

在这里,我先说明一下什么是多普勒效应。我们知道,迎面而来的声音特别刺耳,远离而去的声音较为钝闷。这种现象就是声波的多普勒效应。而光源远离我们而去时光也会出现变化,波长会变得较长,频率会变得较低,并出现光谱线向长波方向移动的现象,称之为红移现象。反之,光源向我们迎面而来时光也会出现变化,波长会变得较短,频率会变得较高,并出现光谱线向短波方向移动的现象,称之为紫移现象。

以多普勒效应去解释星系的红移现象是否正确?

要了解这一点我们先来探讨一下红移现象的形成原因。

光谱红移现象到底是怎么样形成的呢?其实,光谱红移现象是由力变而引起的光变现象。当斥力对比引力比例变大时,光就会在斥力作用的相对增大引力作用的相对减小下由于排斥作用的变大而被推长,当这种推长不断出现时,光谱谱线就会出现向长波方向移动的现象,即红移现象。同理,当光在引力作用的相对增大斥力作用的相对减小下由于吸引作用的变大而被拉短,当这种拉短不断出现时,光谱谱线就会出现向短波方向移动的现象,即紫移现象。

所以,红移现象并不一定是由于光源或星系在远离我们而去,它有可能只是单纯地由于物质的力变而引起的光变现象,因此红移现象与多普勒效应并无必然的关系,以多普勒效应去解释星系的红移现象是不可行的。

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