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光、声在均匀介质运动,频率或波长随时间或距离变化的规律
4维时空[1线矢],当r(4)0[0基矢]>>r(4)(3)[(3)基矢],有:r(4)0=ict,即:光子在均匀介质中随时间运动的距离。
根据静止质量m0=0的光子的能量与其频率成正比,动量与其速度成正比的特性,并具体分析:宇宙间各星体发射或反射的光子,在近似真空的太空,运动到达地球观测点,都可在3位有效数字内近似地,被视为在均匀真空的太空中运行。
由于光子在均匀近似真空的太空中3维空间的运动速度,近似c0,不变,其光频率,随,运行的时间或距离改变,的规律应是始终一致的。
只要知道,星系发射光子的红移量,z=vt/(vt-v0)(频率v)或λt/(λt-λ0)(波长λ),(λ=vc0),就能得到,该光子运动到观测系的,时间,t,或行程,d=c0t。
2012年9月25日美国宇航局发布哈勃太空望远镜拍摄10年名为eXtreme Deep Field,即XDF,的照片,
并宣称了如下2点彼此矛盾的重要结论:
(1)所有这些图像都向我们展示了,“宇宙开始于137亿年前” (按最大红移量,z=22),就有了,“宇宙”的,所谓“始点”、“边界”。
(2)图像显示的星系却可以追溯到大约1320亿年前(按实测星系距观测点的距离d),竟然是,按最大红移量估计的,“宇宙开始”时间,“137亿年前”的,近10倍。
却具体给出了:该观测系接收到,t=137亿年时,星系的红移量,z=22,而星系发射时,即,t=0时,当然是z=0。
即已知:t0=0时,z0=0;t=137亿年时,z=22。
t(以137亿年为1),z(以22为1),从0到1对相应各t~z的数值作图,(粗估数据只能有3位有效数字)就得到观测系在相应任何时间差,t,星体该光频率相应的红移量,z,的数值。即:
z(22为1) :0 .002 .072 .105 .169 .803 1
t(137亿年为1):0 .073 .730 .803 .876 .993 1
作t~z图表明:它是双曲线的一支(理论分析也证明:z与t应是双曲线的一支)。
应有:(z0-z)(t0-t)=常数a, 选取如下3点:
z(22为1) :0.00 .105 1.00
t(137亿年为1):0.00 .803 1.00
按上式,定3个常数z0,t0,a,就解得:
z=-2.97x10^(-2)-3.05x10^(-2)/(t-1.03),
请注意:当t-1.03,z=+,-无穷大,即y轴,所在处。但因,与t=1,相差太小,图上未能与t=1,分开。
大图是波长L0的双曲线,小图是波长L0/2的双曲线,
x=传播子传到观测点需时t,
y=传播子传到观测点的红移量z,
由此得到各星系光频率红移量z随时间t,如图,红移与蓝移交替的双曲线,的变化规律,也是,时空位置[1线矢]时轴坐标,ic0t光,中的经历的时间t,(各种粒子时空位置矢量,时轴与空间轴的变化规律,是此图按右手螺旋转动45度角的图像)。
当t趋于1.03,时,z趋于无穷大(见图中,大、小图第2象限)。
从t=1.03到2.06,就转到第4象限,而z就从趋于负无穷大到趋于0(见图中,大、小图第4象限)
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新华网发展论坛2020年2月13日22时24分
由于,红移量z=vt/(vt-v0)(频率v)或Lt/(Lt-L0)(波长L),(L=vc0),当z=1,即有:t=1、L=2L0。
可见,若观测原发的波长为L0/2,则z从原波长红移到趋于极限的波长,经历的时间也=原有的1/2(见图中,小图第2象限),观测原波长L0,就完全能在可观测到:经历的时间是长一倍的星体发来的光波。(见图中,大、图第2象限)
对于确定的波长L0,按此公式,观测到距观测点137亿光年整数倍的星系的红移量z,就都是迄今观测到的最大值=22。
因此,不能误解为,这就是,“宇宙的‘开始’”、“宇宙的‘边缘’”。
若用波长=原测波长/2,其红移极限距观测点的距离=原有距离/2,就可能观测到,距观测点的距离=2乘137亿光年的星体。
图a
实际上,对于确定的波长L0,时间每增加137亿年(即:图a, t,每+1,即:时间是整数的137亿年),红移量,z,就都相等=22(见图a中,t=1、2、3、4)的曲线。
因此,按最大红移量z=22,并不能,如美国宇航局根据哈勃太空望远镜拍摄10年名为eXtreme Deep Field,即XDF,的照片,而得出,所谓“宇宙开始于137亿年前”的错误结论;而且,若将图a中,t扩展到=10,z=22时,就是137亿年前,也解决了,图像显示的星系却可以追溯到大约1320亿年前,按最大红移量估计,“宇宙开始”时间,“137亿年前”的,近10倍,的矛盾。
对于给定的波长,当观测点,红移量,z,愈大,则,该星体(即:z=0,处)距观测点,愈远;左右对称地,当观测点,蓝移量,z,愈大,则,该星体(即:z=0,处)距观测点,愈远。
红移,就是,频率或波长,从蓝到红的移动;蓝移,就是,从红到蓝的移动。
其实,各星系也并非静止不动,而一般也是,互相,或与相应的黑洞,2者绕质心作椭圆运动,3者绕质心作椭球运动,因而,相对地球的观测点,就有,如下图:第2象限,从趋于t轴,-0,到趋于z轴,+无穷大,双曲线的红移一支,和,第1象限,从趋于t轴,+0,到趋于z轴,+无穷大,双曲线的蓝移一支。
因为,人类只有3种感色细胞,分别是红色、绿色和蓝色,能看到380nm~780nm波长的光。人眼只能看出,频率从高到低,或波长从短到长,的蓝、青、绿、黄、橙、红,看不出,蓝外或红外,光频率或波长的光。
红移和蓝移,2支,都只能看到,“蓝到红”或“红到蓝”的一段,看不到“红外”或“蓝外”的部分。
类似地,发声物体,某声频率的,声子,在近似均匀、平静的介质中运动,经时间,t,(或距离d=v*t,v*是该介质中的声速),到达,听测处相应的,从高频向低频移动量,和从低频向高频移动量,z,的变化规律,也有与此类似的特性,只需把真空或近似真空的太空中的光速c0,换为该介质中的声速v*,时间单位,由137亿年改为秒,即可。
因为,人耳,一般只能听出,频率从低到高,或波从长到短长,的朵、喏、弥、花、索、纳、希,听不出,希外,或,朵外,的声频率或波长。
人耳能听到声音的频率范围是20Hz,到20000Hz;能听到声音的强度范围,与听力的强、弱有关,在0.几个,db,到120db,太大,甚至,振破,耳膜,就更听不到了。
http://blog.sciencenet.cn/blog-226-1263796.html
特请注意:以上,光子和声子,在均匀介质运动,其频率随时间(波长随行程)变化规律,都只是它们自己按各自的速度,作匀速运动,即使,银河外星系,因距离远,视角小,看不见,蓝移,实际上,也是“红移”与“蓝移”交替进行的,它们各自的出发点和探测点,都不会像多普勒效应那样,从“进行”转变为,反向的“退行”,并一直退行下去。
而且,多普勒定律,只是在均匀介质中,发声体相对听测者运动,声频变化的规律,对于发光体相对观测者运动,光频的变化,就因,任何物体的速度与光速相比都完全可以忽略,而根本观测不出这种效应。
因而,决不能把2者相混淆,否则,就会造成严重错误!
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